• 한국결정성장학회지
• /
• 제31권3호
• /
• pp.103-111
• /
• 2021

고체 재료인 Si, Al 그리고 Ga을 혼합하는 혼합소스 수소화물기상 방법에 의해 육각형 Si 결정을 성장하였다. 새로 고안된 상압의 혼합소스 수소화물기상 방법에서는 1200℃의 고온에서 GaCl_n, AlCl_n 그리고 SiCl_n 가스 사이의 상호작용에 의해 핵이 형성된다. 또한 Si과 HCl 가스의 급격한 반응에 의해 높은 분압을 가진 전구 기체를 발생시키는 구조로 설계 되었다. 주사 전자 현미경(FE-SEM), 에너지 분산형 X-선 분광법(EDS), 고해상도 X-선 회절(HR-XRD) 그리고 라만 스펙트럼을 통하여 육각형 Si 결정의 특성을 확인하였으며, Si 산업 분야에서 새로운 소재로서 응용성이 기대된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2003년도 춘계학술발표강연 및 논문개요집
• /
• pp.81-81
• /
• 2003

The stochiometric mixture of evaporating materials for the CuGaSe$_2$ single crystal thin films were prepared from horizontal furnace. Using extrapolation method of X-ray diffraction patterns for the polycrystal CuGaSe$_2$, it was found tetragonal structure whose lattice constant no and co were 5.615$\AA$ and 11.025$\AA$, respectively. To obtains the single crystal thin films, CuGaSe$_2$ mixed crystal was deposited on throughly etched GaAs(100) by the Hot Wall Epitaxy(HWE) system. The source and substrate temperature were 61$0^{\circ}C$ and 45$0^{\circ}C$ respectively, and the growth rate of the single crystal thin films was about 0.5${\mu}{\textrm}{m}$/h. The crystalline structure of single crystal thin films was investigated by the double crystal X-ray diffraction(DCXD). Hall effect on this sample was measured by the method of van der pauw and studied on carrier density and mobility depending on temperature. From Hall data, the mobility was likely to be decreased by pizoelectric scattering in the temperature range 30K to 150K and by polar optical scattering in the temperature range 150K to 293K. The optical energy gaps were found to be 1.68eV for CuGaSe$_2$ single crystal thin films at room temperature. The temperature dependence of the photocurrent peak energy is well explained by the Varshni equation then the constants in the Varshni equation are given by a=9.615$\times$ 10$^{-4}$ eV/K, and $\beta$=335K. From the photocurrent spectra by illumination of polarized light of the CuGaSe$_2$ single crystal thin films. We have found that values of spin orbit coupling ΔSo and crystal field splitting ΔCr was 0.0900eV and 0.2498eV, respectively. From the PL spectra at 20K, the peaks corresponding to free bound excitons and D-A pair and a broad emission band due to SA is identified. The binding energy of the free excitons are determined to be 0.0626eV and the dissipation energy of the acceptor-bound exciton and donor-bound exciton to be 0.0352eV, 0.0932eV, respectively.

• 한국결정성장학회지
• /
• 제33권2호
• /
• pp.45-53
• /
• 2023

4H-SiC 기판 위의 Si 성장은 전력 반도체, 바이폴라 접합 트랜지스터 및 광전자 공학에서 매우 유용한 재료로서 광범위한 응용 분야를 가지고 있다. 그러나 Si와 4H-SiC 사이에 약 20 %의 격자 불일치로 인해 4H-SiC에서 매우 양질의 결정 Si를 성장시키는 것은 상당히 어렵다. 본 논문에서는 혼합 소스 수소화물 기상 에피택시 방법을 이용하여 4H-SiC 기판에서 성장한 Al 관련 나노 구조체 클러스터에 의한 육각형 Si 에피층의 성장을 보고한다. 4H-SiC 기판 위에 육각형 Si 에피층을 성장시키기 위해 먼저 Al 관련 나노 구조체 클러스터가 형성되고 Si 원자를 흡수하여 육각형 Si 에피층이 형성되는 과정을 관찰하였다. Al 관련 나노 구조체 클러스터와 육각형 Si 에피층에 대하여 FE-SEM 및 라만 스펙트럼 결과로부터 육각형 Si 에피층은 일반적인 입방정계 Si 구조와 다른 특성을 가지는 것으로 판단된다.

• 한국진공학회지
• /
• 제22권6호
• /
• pp.313-320
• /
• 2013

실리콘(Silicon, Si) 기판과 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs 다중 양자 우물(multiple quantum wells, MQWs) 간의 격자 부정합 해소를 위해 $AlAs_xSb_{1-x}$ 층이 단계 성분 변화 완충층(step-graded buffer, SGB)으로 이용되었다. $AlAs_xSb_{1-x}$ 층 상에 형성된 GaAs 층의 RMS 표면 거칠기(root-mean-square surface roughness)는 $10{\times}10{\mu}m$ 원자 힘 현미경(atomic force microscope, AFM) 이미지 상에서 약 1.7 nm로 측정되었다. $AlAs_xSb_{1-x}$/Si 기판 상에 AlAs/GaAs 단주기 초격자(short period superlattice, SPS)를 이용한 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQWs이 형성되었다. $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조는 약 10 켈빈(Kalvin, K)에서 813 nm 부근의 매우 약한 포토루미네선스(photoluminescence, PL) 피크를 보였고, $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조의 RMS 표면 거칠기는 약 42.9 nm로 측정되었다. 전자 투과 현미경(transmission electron microscope, TEM) 단면 이미지 상에서 AlAs/GaAs SPS 로부터 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQWs까지 격자 결함들(defects)이 관찰되었고, 이는 격자 결함들이 $Al_{0.3}Ga_{0.7}As$/GaAs MQW 구조의 표면 거칠기와 광 특성에 영향을 주었음을 보여준다.

• 한국진공학회지
• /
• 제22권2호
• /
• pp.86-91
• /
• 2013

Arsenic interruption growth (AIG)법을 이용하여 GaAs 기판에 성장한 InAs 양자점(quantum dots, QDs)의 광학적 특성을 PL (photoluminescence)과 time-resolved PL을 이용하여 분석하였다. AIG법은 InAs 양자점 성장 동안 In 공급은 계속 유지하면서 셔텨(shutter)를 이용해서 As 공급과 차단을 조절하는 방법이다. 본 연구에서는 As 공급과 차단을 1초(S1), 2초(S2), 또는 3초(S3) 동안 반복하여 성장한 InAs QDs과 As 차단 없이 성장한 기준시료(S0)를 사용하였다. AIG법으로 성장한 시료들의 PL 세기는 기준시료보다 모두 강하게 나타나고, As 차단 시간에 따라 PL 피크는 적색이동(redshifted) 또는 청색이동 (blueshifted)하여 나타났다. 기준시료 S0의 PL 피크와 비교하였을 때 S1의 PL 피크의 적색이동은 양자점 평균 길이가 S0보다 증가하였기 때문이며, S3의 청색이동은 양자점 평균 길이가 S0보다 감소하였기 때문이다. AIG법으로 성장한 QDs 시료들의 PL 세기의 증가는 cluster의 감소, 양자점 밀도의 증가, 균일도의 향상, 종횡비(aspect ratio) 향상으로 설명된다. 온도에 따른 PL 세기와 PL 피크 에너지, PL 소멸 시간과 발광 파장에 따른 PL 소멸 시간을 측정하였다. As 공급과 차단을 2초로 하였을 때 cluster는 전혀 나타나지 않았고 양자점의 밀도는 증가하였으며 균일도와 종횡비도 향상되었다. 또한 S2는 가장 강한 PL 세기와 가장 긴 소멸 시간을 나타내었다. 이러한 결과는 AIG법을 이용하여 InAs 양자점의 크기, 조밀도, 균일도, 종횡비 등을 조절하여 원하는 파장대의 양자점을 성장할 수 있으며 발광 특성도 향상시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회지
• /
• 제19권3호
• /
• pp.211-216
• /
• 2010

$In_{0.5}Al_{0.5}As$ 버퍼층(buffer layer)의 성장온도 변화에 따른 $In_{0.5}Ga_{0.5}As/In_{0.5}Al_{0.5}As$ 다중양자우물(multiple quantum wells: MQWs)의 광학적 특성을 photoluminescence (PL)와 time-resolved PL (TRPL) 측정을 이용하여 분석하였다. $In_{0.5}Al_{0.5}As$ 버퍼층은 $320^{\circ}C$에서 $580^{\circ}C$까지 다양한 온도조건에서 $1{\mu}m$ 성장하였으며, 그 위에 6 nm, 4 nm, 그리고 2.5 nm 두께의 $In_{0.5}Ga_{0.5}As$ 양자우물(quantum well)과 10 nm 두께의 $In_{0.5}Ga_{0.5}As$ 장벽(barrier)의 MQWs을 성장하였다. 낮은 온도($320-480^{\circ}C$)에서 성장한 InAlAs 버퍼층의 MQWs는 4 nm QW과 6 nm QW로부터 모두 PL 피크가 측정되었으나, 높은 온도($320-580^{\circ}C$)의 버퍼층 위에 성장한 MQWs는 6 nm QW에서의 PL 피크만 관찰되었다. 일정한 온도 $480^{\circ}C$에서 성장한 버퍼층의 MQWs의 PL 세기가 가장 강하게 측정되었으며, 가장 높은 온도에서($530-580^{\circ}C$)에서 성장한 버퍼층의 MQWs의 PL 세기가 가장 약하게 나타났다. 이러한 PL 결과로부터 $In_{0.5}Al_{0.5}As$ 버퍼층의 최적의 성장조건은 일정한 온도 $480^{\circ}C$임을 확인하였다. 방출파장에 따른 PL 소멸시간(decay time)과 PL 스펙트럼으로부터 4 nm QW과 6 nm QW에서의 운반자 수명시간을 얻었다.