Hot Wall Epitaxy(HWE)법에 의한 $AgInS_2$단결성 박막의 성장과 가전자대 갈라짐에대한 광전류 연구

Photocurrent Study on the Splitting of the Valence Band and Growth of $AgInS_2$GaAs Single Crystal Thin Film by Hot Wall Epitaxy

수평 전기로에서 AgInS₂ 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 AgInS₂ 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. AgInS₂ 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 680℃, 기판의 온도 410℃였고 성장 속도는 0.5㎛/hr였다. AgInS₂ 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10 K에서 광발광(photoluminescence)스펙트럼이 597.8 nm(2.0741 eV)에서 exciton emission스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 박폭치(FWHM)도 121 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알수 있었다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 9.35×10/sup 16/㎤, 294㎠/V·s 였다. AgInS₂ /SI(SEmi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap E/sub g/(T)는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 2.1365eV-(9.89×10/sup-3/eV/K/)T²(T+2930K)이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamiltopn matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting Δcr값이 0.1541eV이며 spin-orbit Δso 값은 0.0129eV임을 확인하였다. 10K일때 광전류 봉우리들은 n=1 일때 A₁-, B-₁와 C₁-exction 봉우림을 알았다.

A stoichiometric mixture of evaporating materials for AgInS₂ single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films. AgInS₂ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy(HWE)system. The source and substrate temperatures were 680℃ and 410℃, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction(DCXD). The carrier density and mobility of AgInS₂ single crystal thin film mea-sured from Hall effect by van der Pauw method are 9.35×10/sup 16/㎤ and 294㎠/V·s at 293K respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the AgInS₂ obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation , E/sub g/(T)=2.1365eV-(9.89×10/sup-3/eV/K/)T²(T+2930K). The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the AgInS₂ have been estimated to be 0.1541eV and 0.0129 eV, respectively, by means of the photocur-rent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the Δso definitely exists in the Γ/sub 5/ states of the valence band of the AgInS₂ /GaAs epilayer. The three photo-current peaks ovserved at 10K are ascribed to the A₁-, B-₁and C₁-exction peaks for n=1.