• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제37권4호
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• pp.45-52
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• 2000

본 논문에서는 직사각형 다중 양자 우물 광 도파관의 간단하고 효율적인 분석을 위한 새로운 모의 실험방법을 제시한다. 우선적으로 2 차원 도파관 구조는 유효 굴절률 법을 사용하여 1 차원 도파관 구조로 변형되고 이렇게 얻어진 등가의 평면 다중 양자 우물 도파관의 도파 특성 행렬은 새롭게 제시된 각도 스캔법(scanning angle method)에 의하여 분석된다. 직사각형 다중 양자 우물 도파관의 유효 굴절률, 모드 전장세기, 광 구속 인자는 이 방법을 사용하여 효율적으로 얻을 수 있다. 모의 실험결과는 유한 요소 법에 기초된 해와 거의 정확한 일치를 보인다. 또한 직사각형 다중 양자 우물 도파관의 분석을 위한 두 가지의 근사 해석 방식을 새롭게 도입하고 그 방식들의 유효성을 검증하였다. 퍼터베이션 분석(perturbation analysis)을 사용하여 직사각형 다중양자 우물 도파관에서 전송되는 모드의 전력 손실 계수를 새롭게 유도하고 평면 다중 양자 우물 도파관 근사를 사용한 전형적인 방법의 결과와 비교하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.37-43
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• 2009

$In_xGa_{1-x}N$/GaN 다중양자우물 구조의 EL 특성을 온도와 주입전류 변화에 따른 특성을 조사하였다 저전류와 고전류 주입시 EL 효율의 온도 의존 변화는 매우 다르게 나타나는데, 이러한 온도와 전류의 변화에 의한 독특한 EL 효율의 변화는 내부전기장의 존재 하에 순방향 바이어스에 기인한 외부전기장의 영향인 것으로 볼 수 있다. 그리고 $In_xGa_{1-x}N$/GaN 다중양자우물 구조에서 In 성비의 증가는 발광파장위치의 적색이동을 보였다. 15K에서 주입 전류의 증가에 따라 녹색 양자우물 구조는 80 meV와 청색 양자우물 구조는 22 meV의 청색 편이를 하였다. 이는 전류의 증가에 의해 단위 시간당 생성되는 캐리어 수가증가하게 되고 그에 따라 subband가 급격히 채워지는 band filling 현상이 일어나게 되어 짧은 파장에서 재결합이 증가하기 때문이다. 그리고 청색과 녹색 다중 양자우물구조의 짧은 파장 쪽으로의 편이 차이는 In 농도에 기인한 것으로 In 농도가 높으면 양자우물 깊이가 증가되어 더 강한 양자속박효과가 작용하여 캐리어 구속력이 증가하기 때문 것으로 볼 수 있다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제39권2호
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• pp.27-38
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• 2002

양자 우물 반도체 소자 모델링에 있어서 양자 우물의 다중 에너지 부준위 각각에 대한 Boltzmann 방정식의 해를 직접적으로 구하는 self-consistent한 방법을 개발하였다 양자 우물의 특성을 고려하여 Schrodinger 방정식과 Poisson 방정식 및 Boltzmann 방정식으로 구성된 양자 우물 소자 모델을 설정하였으며 이들의 직접적인 해를 유한 차분법과 Gummel-type iteration scheme에 의해 구하였다. Si MOSFET의 inversion 영역에 형성되는 양자 우물에 적용하여 그 시뮬레이션 결과로부터 본 방법의 타당성 및 효율성을 보여 주었다.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권11호
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• pp.38-45
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• 1998

본 논문에서는 다중 양자 우물 레이저 다이오드의 동적 특성을 해석하기 위해 정공에 의해 캐리어 전송이 주관된다는 가정 하에 새로운 형태의 비율방정식을 제시하였다. 제시된 비율방정식을 바탕으로 다중 양자 우물 레이저 다이오드의 직류 과도 응답 및 교류 주파수 응답의 해석을 시도하였다. 이로부터, 정상상태에서 우물간 캐리어 전송 효과의 영향으로 우물마다 캐리어 농도가 불균일함을 확인하였다. 또한 우물의 개수가 많아지면 우물간의 캐리어 전송의 영향으로 변조속도가 제한될 수 있으며, InGaAlAs 전위 장벽이 이러한 점을 개선하는데 유리함을 확인하였다. 고속 직접 변조를 위한 다중 양자 우물 레이저 다이오드의 최적화된 구조 설계시, 본 논문에서 제시된 해석 방법은 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

• 한국광학회:학술대회논문집
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• 한국광학회 2000년도 제11회 정기총회 및 00년 동계학술발표회 논문집
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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)

• 한국결정학회:학술대회논문집
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• 한국결정학회 2002년도 정기총회 및 추계학술연구발표회
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국광학회지
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• 제10권4호
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• pp.306-310
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• 1999

Sb가 $\delta$도핑된 Si(110)/SiGe 다중 양자 우물 구조에서 에너지 부준위간 전자 천이에 의한 적외선 흡수 현상을 관찰하였다. Si(110)/SiGe 다중 양자 우물 구조에서는 Si(001)이나 GaAs에서는 불가능한, 수직 입사광에 의한 전자 천이가 가능하다. SiGe 층의 Ge 구성비가 증가하면 적외선 흡수 강도는 감소하고 천이 에너지 증가하는 현상을 보여 Ge 구성비가 흡수 스펙트럼에 큰 영향을 미침을 확인하고 그 원인을 분석하였다. 또한 수직 입사광과 수평 입사광은 서로 다른 과정을 통해 흡수되는데 편광각과 입사각을 변화시킨 실험값과 계산값의 비교를 통해 이를 확인할 수 있었다.