• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1988년도 추계학술대회 논문집 학회본부
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• pp.372-375
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• 1988

The III-V ternary alloy semiconductor $In_{l-x}Ga_{x}As$ were grown by the temperature Gradient of $0.60{\leq}x{\leq}0.98$. The electrical properties were investigated by the Hall effect measurement with the Van der Pauw method in the temperature range of $90{\sim}300K$. $In_{l-x}Ga_{x}As$ were revealed n-type and the carrier concentration at 300K were in the range of $9.69{\times}10^{16}cm^{-3}{\sim}7.49{\times}10^{17}cm^{-3}$. The resistivity was increased and the carrier mobility was decreased with increasing the composition ratio. The optical energy gap determined by optical transmission were $20{\sim}30meV$ lower than theoretical valves on the basis of absorption in the conduction band tail and it was decreased with increasing the temperature by the Varshni rule. In the photoluminescence of undoped $In_{l-x}Ga_{x}As$ at 20K, the main emission was revealed by the radiative recombination of shallow donor(Si) to acceptor(Zn) and the peak energy was increased with increasing the composition, X. The diffusion depth of Zn increases proportionally with the square root of diffusion time, and the activation energy for the Zn diffusion into $In_{0.10}Ga_{0.90}As$ was 2.174eV and temperatures dependence of diffusion coefficient was D = 87.29 exp(-2.174/$K_{B}T$). The Zn diffusion p-n $In_{x}Ga_{x}As$ diode revealed the good rectfying characteristics and the diode factor $\beta{\approx}2$. The electroluminescence spectrum for the Zn-diffusion p-n $In_{0.10}Ga_{0.90}As$ diode was due to radiative recombation between the selectron trap level(${\sim}140meV$) and Zn acceptor level(${\sim}30meV$). The peak energy and FWHM of electroluminescence spectrum at 77K were 1.262eV and 81.0meV, respectively.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.143-144
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• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.

• 한국재료학회지
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• 제3권2호
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• pp.121-130
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• 1993

합성용질확산법으로 GaP 단결정을 성장시키고, 몇가지 성질을 조사하였다. 결정성장용 석영관을 전기로내에서 1.75mm/day의 속도로 하강시킴으로써 양질의 GaP 단결정을 성장하였다. 에치피트 밀도는 결정의 성장축 방향으로 3.8 ${\times}{10^4}$c$m^{-2}$부터 2.3 ${\times}{10^5}$c$m^2$이었다. 에너지갭의 온도의존성은 실험적으로 $E_g$(T)=[2.3383-(6.082${\times}{10^{-4}}$)$T^2$(373.096+T)eV로 구하여졌다. 저온에서의 광루미네센스 스펙트럼은 구속된 여기자의 복사재결합과 재결합 과정에 포논의 참여로 인하여 에너지갭 부근의 복잡한 선 스펙트럼이 나타났다. n형의 GaP내에서 Zn의 확산깊이는 확산시간의 제곱근에 비례하였으며, 확산계수의 온도의존성은 D(T)=3.2${\times}{10^3}$ exp(-3.486/KbTc$m^2$/sec이었다. p-nGaP 동종접합다이오드의 전기루미제센스 스펙트럼은 깊은 준위의 도너인 Zn-O 복합중심(complex center)과 Zn가 형성한 역셉터 준위사이의 도너-억셉터 쌍 재결합 천이에 의한 630nm의 발광과 에너지갭 부근의 케리어 재결합 처이에 의한 550nm의 발광으로 구성되었으며, 100mA보다 낮은 전류 영역에서 광자의 방출은 bane-filling 과정으로 이루어 진다.