• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.444-444
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• 2013

변형 다중양자우물은 전자 소자와 광전자 소자에 응용할 수 있는 가능성 때문에 연구가 많이 진행되고 있다. 합성 물질들의 초격자를 연속적으로 증착, 성장하는 디지털 합금은 다중양자우물을 활용한 광전자 소자에서 응용가치가 상당히 높다. 현재 디지털 합금을 이용한 다중양자우물의 성장과 관련한 연구가 활발히 진행되고 있고, 특히 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물은 광전자 소자로서의 응용가치가 부각되고 있다. 그러나 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물의 성장 및 광학적 성질에 대한 연구는 많이 진행되었으나, InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에서의 변형효과를 고려한 전자적 성질에 대한 연구는 미흡하다. InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에 대한 전자적 성질의 연구는 광소자의 성능 향상을 위해 매우 필요하다. 본 연구에서는 디지털 합금 성장 방법으로 형성한 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물의 부띠 사이 천이와 전자 분포를 고찰하였다. 온도에 따른 광루미네센스의 측정을 통해 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에서 나타나는 부띠 사이의 천이를 관찰하였다. 가변 메시 유한 차분법을 이용한 이산적 모델을 통해 변형효과가 다중양자우물 구조에서 부띠에 주는 영향을 조사하였다. 격자의 불일치로 인한 변형 효과와 8-band envelope function approximation을 고려한 슈뢰딩거 방정식을 사용하여 InzGaxAl1-z-xP/InAlP 다중양자우물에서의 전자 부띠 에너지와 에너지 파동 함수를 계산하였다. 계산한 부띠 사이 천이 에너지와 광루미네센스 측정에서 보인 엑시톤 천이 에너지를 비교하였을 때, 작은 차이 값이 나타났다. 증착과정에서의 이종접합사이에서 발생하는 불확실성을 고려한다면 이 차이 값은 오차범위 안에 포함되며, 계산 값과 실험 값이 잘 일치하는 것으로 볼 수 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.289-289
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• 2012

Molecular beam epitaxy 방법으로 성장시킨 AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조에 대한 라만 산란 연구를 보고한다. InAs 양자점이 성장된 Si 기판 위에 각기 다른 온도에서 두께 약 1 ${\mu}m$의 GaAs 층을 두 단계로 성장시킨 후 그 위에 AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조를 성장시켰다. AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조의 광학적 특성에 영향을 주는 GaAs 층의 변형력(stress)의 변화를 알기 위해서 시료의 측면으로부터 공간 분해된 라만 산란 실험을 수행하였다. 라만 산란 실험으로부터 AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조가 지니는 모든 종류의 광학 포논을 관측하였으며, 두 단계로 성장시킨 GaAs 층에서의 변형력이 Si 기판으로부터 멀어질수록 성장조건의 변화에 따라서 다르게 전개된다는 것을 파악하였다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.4
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• pp.45-52
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• 2000

We present a novel method for simple and efficient analysis of the rectangular MQW waveguide. Preferentially two-dimensional structure is transformed into one-dimensional structure by using the effective index method. Then, the characteristic matrix of the resultant planar MQW waveguide is analyzed by scanning angle method. The effective index, modal intensity, and optical confinement factor of rectangular MQW waveguide can be effectively obtained by this method. Our simulation results show excellent agreement with the accurate solutions based on the finite element method. We also introduce the approximation methods for the analysis of rectangular MQW waveguide and investigate their validity. By using perturbation approach, modal power loss of guided wave in rectangular MQW waveguide is newly investigated and compared with the conventional method using the approximation of planar MQW waveguide.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.37-43
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• 2009

Temperature and injection current dependence of electroluminescence(EL) spectral intensity of the $In_xGa_{1-x}N$/GaN multi-quantum wells(MQW) have been studied over a wide temperature range and as a function of injection current level. It is found that a temperature-dependent variation pattern of the EL efficiency under very low and high injection currents shows a drastic difference. This unique EL efficiency variation pattern with temperature and current can be explained field effects due to the driving forward bias in presence of internal(piezo and spontaneous polarization) fields. Increase of the indium content in $In_xGa_{1-x}N$/GaN multiple quantum wells gives rise to a redshift of 80 meV and 22 meV for green and blue MQW, respectively. It can be explained by carrier localization by potential fluctuation of multiple quantum well and MQW structures also shows a keen difference owing to the different indium content in InGaN/GaN MQW.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.39 no.2
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• pp.27-38
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• 2002

A new self-consistent mathematical model for semiconductor quantum well device was developed. The model was based on the direct solution of the Boltzmann transport equation, coupled to the Schrodinger and Poisson equations. The solution yielded the distribution function for a two-dimensional electron gas(2DEG) in quantum well devices. To solve the Boltzmann equation, it was transformed into a tractable form using a Legendre polynomial expansion. The Legendre expansion facilitated analytical evaluation of the collision integral, and allowed for a reduction of the dimensionality of the problem. The transformed Boltzmann equation was then discretized and solved using sparce matrix algebra. The overall system was solved by iteration between Poisson, Schrodinger and Boltzmann equations until convergence was attained.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics D
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• v.35D no.11
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• pp.38-45
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• 1998

A new set of MQW LD rate equations is proposed that include the interwell carrier transport effect assuming it is dominated by holes. Solving the rate equations, the DC transient response of MQW was obtained and it was shown that uneven carrier concentrations exist due to the interwell carrier transport effect. In addition, it was found that the large number of quantum wells can limit the LD modulation speed and InGaAlAs barriers with smaller valence band offsets can have larger modulation speeds. It is expected that the proposed rate equations can find useful applications in designing the optimal MQW LD structures for high speed applications.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.10-11
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• 2000

광통신을 이용한 근거리 전송과 장거리 전송에서 1.3 및 1.55 $mu extrm{m}$ 파장 영역의 빛이 사용되고 있다. 향후, 각 가정마다 광선로를 연결하는 Fiber-to-the-home (FTTH)의 개념과 광CATV가 발전함에 따라 1.3 및 1.55 $\mu\textrm{m}$ 빛을 검출하는 소자와 송신하는 소자가 필요하게 된다. 본 논문에서는 이러한 다중파장을 검출할 수 있는 집적소자를 제작 및 측정하였다. 본 논문에서 사용된 epitaxial layer의 구조는 N-InP 기판 위에 1 $\mu\textrm{m}$의 n-InP buffer층, 5층의InGaAs/InGaAsP 다중양자우물과 0.2 $\mu\textrm{m}$ InGaAsP separate confinement heterostructure (SCH) 층, 0.5$\mu\textrm{m}$ InP clad층과 0.1 $\mu\textrm{m}$ InGaAs cap 층으로 구성되어있다. 모든 epi 층은 InP 기판에 격자 정합이 되어있다. 다중양자우물구조는 84 $\AA$의 InGaAs 우물층과 100 $\AA$의 InGaAsP 장벽층으로 구성되며, 상온에서 0.787 eV (1.575 $\mu\textrm{m}$)의 bandgap energy를 갖도록 설계하였다. (중략)

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.13-14
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• 2002

우물두께가 각각 1.5, 3.0, 4.5, 6.0 nm이고 장벽두께가 7.5 nm로 일정한 10 주기의 In0.15Ga0.8SN/GaN 다중 양자우물 구조(MQW)의 구조적 특성변화를 HRXRD(high resolution X-ray diffraction)를 이용하여 조사하였다. 구조적 특성변화를 살펴보기 위해 GaN (0002) 회절면의 ω/2θ-scan과 ω-scan 그리고 GaN (10-15) 역격자점 주위의 산란강도 분포도를 측정하였다. 우물두께가 증가할수록 시료의 평균변형률이 증가하였고, 우물두께가 1.5, 3.0, 4.5 nm인 MQW는 GaN 에피층과 격자정합을 이루며 성장된 반면 6.0 nm인 시료에서는 격자이완이 나타나 결정성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. (그림 1) 따라서 본 연구에서 사용한 시료에서 6.0 nm의 우물두께가 격자이완의 임계두께임을 알 수 있었다. PL(photoluminescence) 스펙트럼 결과를 통하여 6.0 nm 우물두께의 시료가 다른 시료에 비하여 상대발광강도가 낮아지는 것을 관찰하였으며 이것은 XRD를 이용한 시료의 결정성 변화와 잘 일치하였다. (그림 2) 따라서 PL 발광강도는 격자이완에 의하여 생성된 결함에 의하여 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.425-426
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• 2013

IIIN계 물질 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 적외선부터 가시광선 및 자외선까지를 포함한 폭 넓은 발광파장 조절이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 일반적인 청색 및 녹색 발광영역의 활성층으로는 InGaN/GaN 다중양자우물구조를 사용하고 있으나, 장파장의 녹색 발광을 얻기 위해서는 인듐의 함유량이 증가하여야 한다. 하지만, 인듐의 함유량이 증가함에 따라서 InGaN/GaN 다중양자우물 구조내에서 인듐의 편석현상의 발생이 용이하게 되어 계면 특성을 저하할 뿐 아니라, 비발광 센터를 증가하여 발광 효율을 급격히 감소시키는 원인이 되고 있다. 또한, InGaN과 GaN의 큰 성장온도의 차이에 따라 800도 부근의 저온 영역에서 성장된 InGaN층이 1,000도 이상의 고온 영역에서 GaN층이 성장시 InGaN층의 열화 현상이 급격히 발생되고 있다. 이를 억제하기 위해서 금속유기화학증착법의 성장 변수 최적화, 응력제어, 도핑 등의 편석 억제기술 및 보호층이 사용되고 있다. 본 연구에서는 인듐함유량이 증가된 녹색 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 InGaN 우물층 상하부에 도입된 GaN 보호층에 따라 발생되는 양자우물구조의 광학 및 결정학적 특성 분석을 통해 GaN 보호층의 역할을 분석하고자 한다. 본 연구에서는 금속유기화학증착장치를 이용하여 사파이어 기판위에 GaN 템플릿을 성장하고, n-형 GaN, InGaN/GaN 다중양자우물구조 및 p-형 층을 성장하였다. 앞선 언급하였듯이, InGaN/GaN 다중양자우물구조내에 GaN 보호층의 역할을 규명하기 위하여 샘플 A의 경우는 보호층이 전혀 없는 구조이고, 샘플 B의 경우는 InGaN 우물층의 상단부에만, 샘플 C의 경우에는 우물층 상부 및 하단부 모두에 약 2.0 nm 두께의 GaN 보호층을 형성하였다. 이 보호층의 유무에 따른 다중양자우물구조의 계면 특성을 확인하기 위한 X-선 회절을 이용하였고, 광학적 특성을 확인하고 상온 포토루미네선스법을 이용하여 녹색 발광 파장의 변화 및 발광세기를 관찰하였다. 우선적으로, 상온 포토루미네선스법을 이용하여 각 샘플의 발광특성을 확인한 바 상하부 모두에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 C의 경우 약 510 nm 부근에서 발광이 관찰되었지만, 상단부에 GaN 보호층이 존재하는 샘플 B는 약 495 nm영역에 발광이 확인되었다. 특히, 전혀 보호층이 존재하지 않는 샘플 A의 경우 약 440 nm에서 발광하는 현상을 관찰하였다. 이는 우물층 상단부 및 하단부에 존재하는 GaN 보호층이 In의 확산을 억제하는 것으로 판단된다. 또한, 발광파장 및 세기를 확인한 바, 보호층의 존재하지 않을수록 단파장화가 발생함에도 불구하고 발광세기는 급격히 약해지는 것으로 보아 계면특성이 저하되어 비발광센터가 증가되는 것으로 판단된다. 이를 구조적으로 확인하기 위하여 X-선 회절법을 통한 ${\omega}$/$2{\Theta}$ 스캔의 결과는 In의 0차 피크가 GaN 보호층이 없을 경우 GaN의 피크 방향으로 이동하는 것으로 보아 GaN 보호층은 우물층 성장 후 GaN 장벽층을 성장하기 위해 온도를 증가시키는 과정에서 In의 확산되는 것으로 판단된다. 또한, 하부 GaN 보호층의 경우 GaN 장벽층 성장 후 온도를 감소시키는 과정에서 성장되므로, 우물층으로부터 In의 탈착현상이 아닌 장벽층과의 상호 확산으로 판단된다. 또한, 계면특성을 확인하기 위해 InGaN의 X-선 위성 피크를 확인한 바 샘플 A의 경우 매우 넓고 약한 피크가 관찰된 반면, 보호층이 존재하는 샘플 B와 C의 경우 강하고 얇은 피크가 확인되었다. 이는 GaN 보호층의 도입으로 인해 계면특성이 향상되는 것으로 판단된다. 따라서, 우리는 InGaN/GaN 다중양자우물구조에서 GaN 보호층은 상부의 열화 억제 뿐아니라, 하부의 장벽층 및 우물층 사이의 상호확산을 억제하는 GaN 보호층의 도입을 통하여 우수한 계면 특성 및 비발광센터의 억제를 얻을 수 있을 것으로 생각되며, 이는 향후 GaN계 발광다이오드의 전계 발광특성을 증가하여 우수한 발광소자를 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.10 no.4
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• pp.306-310
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• 1999

Electron intersubband absorption in Sb $\delta$-doped Si(110)/SiGe multiple quantum well structures is observed. Normally incident light can excite electrons in Si(110) quantum wells, which is not possible for Si(001) or GaAs quantum wells. The influence of Ge composition in SiGe barries is investigated. As the Ge composition in SiGe barriers increases, the absorption strength is decreased and the transition energy is increased. It is verifired by comparing the calculated and experimental results obtained at various incident and polarization angles that normally incident light and parallel incident light are absorbed in different processes.