• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.441-441
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• 2012

Franz Keldysh Oscillation (FKO)은 p-n 접합 구조의 Photoreflectance (PR) spectra에서 표면 및 계면의 전기장(electric field) 특성을 반영한다. InAs/GaAs 양자점 태양전지(Quantum Dot Solar Cell, QDSC) 구조에서 InAs 양자점 층 전후에 AlGaAs 층을 삽입하여 퍼텐셜 장벽(potential barrier) 두께에 따른 PR spectra 및 GaAs-matrix에서 FKO 주파수 특성을 비교 분석하였다. InAs/GaAs 양자점 태양전지는 p-i-n 구조의 i-GaAs에 2.0 monolayer (ML), 8주기의 InAs 양자점 층을 삽입하여 Molecular Beam Epitaxy (MBE) 방법으로 성장하였다. 각 양자점 층 전후에 두께가 각각 0.0, 1.6, 2.8, 6.0 nm인 AlGaAs 층을 삽입하여 퍼텐셜 장벽 두께에 따른 FKO 주파수 변화를 관측하였다. 또한 태양전지 구조의 전기장 분포를 좀 더 용이하게 관측하기 위해 여기 광의 세기(power intensity)를 충분히 낮추어 Photovoltaic effect에 의한 내부 전기장의 변화를 최소화하여 비교 분석하였다. InAs/GaAs 양자점 태양전지 구조에서 AlGaAs 장벽층이 없는 경우, PR spectra의 Fast Fourier Transform 결과에 반영되는 FKO 주파수 특성은 p-i-n 구조 계면에서 공핍층(depletion region)의 space charge field보다 양자점 층의 내부 전기장에 의한 FKO 주파수가 더 큰 진폭(amplitude)을 보였다. 반면에, AlGaAs 장벽층이 삽입되면 두께가 커짐에 따라 p-i-n 구조 계면의 space charge field에 의해 더 큰 진폭의 FKO 주파수가 관측되었다. 이는 AlGaAs 장벽층이 삽입됨으로써 양자점 층 내 양자 상태 수 및 여기광에 의한 캐리어의 수와 관련이 있음을 확인하였으며, 결과적으로 GaAs-matrix에서 p-i-n 구조 계면의 space charge field에 영향을 미치게 됨을 알 수 있다. 이러한 PR 특성 결과들을 InAs/GaAs 양자점 태양전지의 설계 및 제조에 반영함으로써 양자효율 증대에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.306-307
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• 2011

Franz Keldysh Oscillation (FKO)은 p-n 접합 구조의 공핍층(depletion zone)에서 전기장(electric field)에 의해 발생되며, Photoreflectance (PR) spectroscopy를 통하여 관측된다. InAs/GaAs 양자점 태양전지(Quantum Dot Solar Cells, QDSCs)에서 PR 신호에 대한 Fast Fourier Transform (FFT)을 통하여 FKO 주파수들을 관측할 수 있고, 각각의 FKO 주파수들은 태양전지 구조에 대응하는 표면 및 내부전기장(internal electric field) 들로 분류할 수 있다. InAs/GaAs 양자점 태양전지에서 AlGaAs potential barrier의 두께에 따른 내부전기장의 변화를 조사하기 위해, GaAs-matrix에 8주기의 InAs 양자점 층이 삽입된 태양전지를 molecular beam epitaxy (MBE) 방법으로 성장하였다. 양자점의 크기는 2.0 monolayer (ML)이며, 각 양자점 층은 1.6 nm에서 6.0 nm의 AlGaAs potential barrier들로 분리되어 있다. 또한 양자점 층의 위치에 따라 내부전기장 변화를 조사하기 위해, p-i-n 구조에서 양자점 층이 공핍층 내에 위치한 경우와 p+-n-n+ 구조에서 양자점 층이 공핍 층으로부터 멀리 떨어진 n-base 영역에 삽입하여 실험결과를 비교분석하였다. PR 실험결과로부터, p-i-n 구조에서 InAs 양자점 태양전지의 내부전기장 변화는 potential barrier 두께에 따라 다소 복잡한 변화를 보였으며, 이는 양자점 층이 공핍층 내에 위치함으로써 격자 불일치(lattice mismatch)로 발생된 응력(strain)의 영향으로 설명할 수 있다. 이러한 결과들을 각각의 태양전지 구조에서 표면 및 내부전기장에 대해 계산된 값들에 근거하여, p+-n-n+ 구조에서 양자점 층이 공핍 층으로부터 멀리 떨어진 영역에 삽입된 경우의 결과와 비교해 보면 내부전기장의 변화는 더욱 분명해진다. 즉, 양자점 층의 potential barrier의 두께를 조절하거나, 양자점 층의 위치를 변화시킴으로써 양자점 태양전지의 내부전기장을 조작할 수 있으며, 이는 PR 실험을 통해 FKO를 관측함으로써 확인할 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2004년도 제27회 학술발표회 초록집
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• pp.127-127
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• 2004

• 한국진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.130-135
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• 2000

Photoluminescence(PL)와 photoreflectance(PR)를 이용하여 $Al_{0.25}/Ga_{0.75}/As/In_{0.15}/Ga_{0.85}$/AS/GaAS 슈우도형 고 전자 이동도 트랜지스터 구조에 대한 특성을 조사하였다. 온도 10K의 PL측정에서 InGaAs 양자우물에 의한 e2-hl 및 e2-hl 전이 피크가 각각 1.322 및 1.397 eV에서 관측되었다. 온도 의존성으로부터 첫번째 가전자 띠와 두번째 가전자 띠의 에너지 차이는 약 23'meV로 나타났다. 또한 300 K에서의 PR 측정으로 e2-h2및 e2-hl 전이에 의한 피크를 관측하였고, 두번째 전도 띠의 에너지 준위에 의한 피크가 띠 채움으로 인해 첫번째 전도 띠의 에너지 준위에 의한 피크보다 상대적으로 우세하였다. 반면에 PL 측정에서는 전자 가리개 효과 때문에 첫번째 전도 띠에 의한 피크가 우세하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.164-164
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• 2011

본 연구에서는 InAs 양자점 태양전지의 활성영역에 크기가 다른 양자점을 삽입하여 그 광학적 특성변화를 photoreflectance (PR)와 photoluminescence (PL)를 이용하여 연구하였다. 본 연구에 사용된 InAs 양자점 태양전지 구조는 n+-GaAs (100) 기판 위에 n+-GaAs buffer를 300 nm 성장 후 활성영역에 InAs 양자점과 40 nm 의 n-GaAs spacer를 이용하여 8층의 양자점을 삽입하였다. 그 위에 n-GaAs $1.14{\mu}m$와 p+-GaAs $0.6{\mu}m$, p+-AlGaAs window를 50 nm 성장하고 ohmic contact을 위하여 p+-GaAs 10 nm 성장하였다. 활성영역에 사용된 InAs 양자점의 크기는 InAs 조사량을 1.7 ML~3.0 ML까지 변화시키며 조절하였다. 양자점 태양전지의 활성영역에 삽입한 양자점의 크기에 따른 photoreflectance 측정에서 InAs 조사량이 0~2 ML 사이에서는 Franz-Keldysh oscillation (FKO)의 주기가 짧아지고 2.5 ML 이상에서는 일정한 값 가짐을 보였다. 이는 양자점의 크기가 커질수록 내부 응력에 의한 전기장의 변화에 의한 것으로 사료된다. 아울러 InAs 양자점 태양전지의 photoluminescence 측정 결과 상온에서 1.35 eV 근처에 발광이 관측되었으며 InAs 조사량이 증가할수록 발광중심 낮은 에너지쪽으로 이동함을 보였으며 태양전지 효율은 2.0 ML 인 경우 최고치를 나타내었다. InAs 조사량을 2.0 ML 이상 증가 시킨 경우는 효율이 점진적으로 감소하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.426-426
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• 2012

본 연구에서는 GaAs p-i-n 접합 구조에 InAs 양자점을 삽입한 양자점 태양전지(Quantum Dot Solar Cell; QDSC)의 내부 전기장(internal electric field)을 조사하기 위하여 Photoreflectance (PR) 방법을 이용하였다. QDSC 구조는 GaAs p-i-n 구조의 공핍층 내에 8주기의 InAs 양자점 층을 삽입하였으며 각 양자점 층은 40 nm 두께의 i-GaAs로 분리하였다. InAs/GaAs QDSC는 분자선박막 성장장치(molecular beam epitaxy; MBE)를 이용하여 성장하였다. 이 때 양자점의 형성은 InAs 2.0 ML(monolayer)를 기판온도 $470^{\circ}C$에서 증착하였다. QDSC 구조에서 여기광원의 세기에 따른 전기장의 변화를 조사하였다. 아울러 양자점 층 사이의 i-GaAs 층 내에 6.0 nm의 AlGaAs 퍼텐셜 장벽(potential barrier)을 삽입하여 퍼텐셜 장벽 유무에 따른 전기장 변화를 조사하였다. PR 측정에서 여기광원으로는 633 nm의 He-Ne 레이저를 이용하였으며 여기광의 세기는 $2mW/cm^2$에서 $90mW/cm^2$까지 변화를 주어 여기광세기 의존성실험을 수행하였다. 여기광의 세기가 증가할수록 photovoltaic effect에 의한 내부 전기장의 변화를 관측할 수 있었다. PR 결과로부터 p-i-n 구조의 p-i 영역과 i-n 접합 계면의 junction field를 검출하였다. p-i-n의 i-영역에 양자점을 삽입한 경우 PR 신호에서 Franz-Keldysh oscillation (FKO)의 주파수가 p-i-n 구조와 비교하여 변조됨을 관측하였다. 이러한 FKO 주파수성분은 fast Fourier transform (FFT)을 이용하여 검출하였다. FKO의 주파수 성분들은 고전기장하에서 electron-heavyhole (e-hh)과 electron-lighthole (e-lh) 전이에 의해 나타나는 성분으로 확인되었다.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제5C권2호
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• pp.54-57
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• 2005

Photoreflectance (PR) has been measured to investigate the characterization of the Si$_{3}$N$_{4}$Al$_{0.21}$ Ga$_{0.79}$As/GaAs and Al$_{0.21}$Ga$_{0.79}$As/GaAs heterostructures. In the PR spectrum, the caplayer thickness was 170 nm and Si$_{3}$N$_{4}$ was utilized as the capping material. The C peak is confirmed as the carbon defect with residual impurity originating from the growth process. After annealing, in the presence of the Si$_{2}$N$_{4}$ cap layer, band gap energy was low shifted. This result indicates that the Si$_{3}$N$_{4}$ cap layer controlled evaporation of the As atom.

• KIEE International Transactions on Electrophysics and Applications
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• 제5C권5호
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• pp.214-216
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• 2005

Photoreflectance (PR) has been measured to investigate the characterization of the $Al_{0.20}Ga_{0.80}As$/GaAs heterostructures. In the PR spectrum, the 'C' peak is confirmed as the carbon defect with residual impurity originating from the growth process. After annealing, binding energy is relatively weak with As evaporation being done to increase Ga. Also obtained is the electric field value according to annealing temperature ($300{\sim}800^{\circ}C$).

• 한국진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.371-376
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• 2010

분자선 에피택시 장비를 이용하여 두 단계 방법(two-step method)으로 Si (100) 기판 위에 GaAs 에피층을 성장하였다. Si 기판은 초고진공을 유지하고 있는 MBE 성장 챔버 속에서 세척 방법을 달리하여 Si 기판표면에 존재하는 불순물(산소, 탄소 등)을 제거하였다. 첫 번째는 Si 기판을 몰리브덴 히터를 사용하여 $800^{\circ}C$로 직접 가열하였다. 두 번째는 Si 기판 표면에 As 빔을 조사시켜 주면서 $800^{\circ}C$로 Si 기판을 가열하였다. 세 번째는 Si 기판 표면에 Ga을 증착한 후 Si 기판을 $800^{\circ}C$로 가열하였다. 이와 같은 세 가지 다른 조건으로 세척한 Si(100) 기판 위에 성장한 GaAs 에피층의 특성은 reflection high-energy electron diffraction (RHEED), atomic force microscope (AFM), double crystal x-ray diffraction (DXRD), photoluminescence (PL), photoreflectance(PR) 등으로 조사하였다. Ga 빔을 증착하여 세척한 Si 기판 위에 성장된 GaAs 에피층의 RHEED 패턴은 ($2{\times}4$) 구조를 가지고 있었다. Ga 빔을 증착하여 세척한 Si 기판 위에 성장된 GaAs 에피층이 가장 좋은 결정성을 가지고 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.415-415
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• 2013

We have investigated the optical and electrical properties of the CIGS thin film solar cells by the electroreflectance (ER), photoreflectance (PR), photoluminescence (PL), and photocurrent (PC) spectroscopies at room temperature. The ER spectrum had two narrow signal regions and one broad signal region. We measured PL and PC to confirm the signals at low energy region (1.02~1.35 eV), so these signals are related to the CIGS thin film, and the high energy region (2.10~2.52 eV) is related to the CdS bandgap energy. The broad signal region (1.35~2.09 eV) is due to the internal electric field by the p-n junction from the comparison between PR and ER spectra, and we calculated the internal electric field by the p-n junction. In the high efficiency solar cell, the CdS signal of ER spectrum is narrower than the lower efficiency solar cells.