• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.163-163
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• 2010

저차원 나노양자구조에서 전자적 구조와 광 이득에 대한 연구는 전자소자나 광소자의 효율을 증진시키는데 중요한 역할을 하고 있다. 전자적 부띠 구조를 결정하기 위해서는 변형효과와 비포물선 효과를 고려하여 계산하면 나노 양자구조의 전자적 구조를 비교적 정확하게 계산 할 수 있다. 양자우물에서의 광 이득은 전자적 구조에 따른 전도 대역의 전자와 가전자 대역의 정공 사이에 발생하는 쿨롱 상호작용에 의한 엑시톤 결합 에너지를 고려함으로 정확히 계산할 수 있다. 본 연구에서는 양자 우물의 격자 부정합에 따른 변형효과와 전도대역에서 전자 에너지의 비포물선 효과가 양자 우물의 전자적 성질에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 또한, 온도변화에 따른 양자 우물의 전자적 구조를 계산하였고, 전자적 구조에 따라 엑시톤 결합 에너지가 광 이득에 미치는 영향을 계산하였다. 양자우물 구조에서 전자 및 정공의 부띠에너지, 파동함수 및 부띠천이 에너지를 가변메시 유한차분법으로 결정하였고, interacting pair Green's function 방법과 energy space integrated function 방법을 이용하여 광 이득을 계산하였다. 계산한 결과를 광루미네센스 측정으로 관측한 부띠에너지 천이와 비교하여 변형효과와 비포물선 효과가 전자적 구조에 미치는 영향과 엑시톤 결합 에너지가 광 이득에 미치는 영향에 대하여 비교하였다. 반도체 양자우물의 전자적 구조는 변형효과와 비포물선 효과에 의하여 영향을 받고 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 전자-정공의 쿨롱 상호작용을 고려하여 계산한 광 이득이 온도 변화에 따라 관측한 실험 결과와 잘 맞는 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 격자 부정합한 화합물 반도체 양자우물의 저차원적인 전자적 구조와 광 특성을 이해하는데 많은 도움이 된다고 생각된다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.32-33
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• 2000

최근 다른 두께로 조합된 양자 우물 구조를 이용한 연구가 다음과 같이 각각 다른 목적으로 진행되고 있다. 이러한 불균일 양자 우물 구조는 주로 광대역폭 반도체 광 증폭기를 위한 구조$^{l),2)}$ 광대역폭 Superluminescent Diode에 적용하기 위한 구조, $^{3)}$ 광대역폭 및 온도 비의존성 면발광 레이저를 위한 구조$^{4)}$ 로 이용되고 있으며 10여년 전에는 파장 조절 및 파장 스위칭을 위한 구조로 연구되었다.$^{5).6)}$ 이들 소자의 실현을 위해 우선 불균일 양자 우물 구조의 특성을 알아볼 필요가 있다. 본 연구에서 사용한 양자 우물 구조는 그림 1과 같이 각 양자 우물의 두께가 다르게 분포되어 있다. 그리고 이 구조를 CBE로 성장하고 릿지형 반도체 레이저를 제작하여 공진기 길이와 주입전류에 따른 발광 파장 특성으로부터 불균일 양자 우물 구조에서의 캐리어 분포 특성을 유추하였다. (중략)

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.282-283
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• 2000

본 연구에서는 사용한 양자 우물 구조는 그림 1과 같이 각 양자 우물의 두께가 다르게 분포되어 있다. 이러한 불균일 양자 우물 구조는 주로 광대역폭 반도체 광 증폭기를 위한 구조,$^{l).2)}$ 광대역폭 superluminescent diodes에 적용하기 위한 구조,$^{3)}$ 광대역폭 및 온도 비의존성 면발광 레이저를 위한 구조로 이용되고 있다.$^{4)}$ 이들 소자의 실현을 위해 우선 불균일 양자 우물 구조의 특성을 알아볼 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 이 구조를 CBE로 성장하고 릿지형 반도체 레이저를 제작하여 광학적 특성을 조사하였다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.308.1-308.1
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• 2014

반도체에서 양자점이 포함된 나노복합체의 전자적 구조와 성질에 대한 연구는 기본적인 양자 물리적 현상을 이해하고 전자소자 및 광소자의 다양한 응용 분야를 파생할 수 있기 때문에 많은 관심을 갖고 있다. 나노복합체를 구성하는 각각의 양자우물과 양자점에 대한 실험과 이론에 대한 연구는 많이 진행되고 있으며, 양자우물 안에 양자점이 삽입된 나노복합체에 대한 연구는 상대적으로 미흡한 상태이다. 또한 양자우물 안에 자발 형성된 양자점이 삽입된 나노복합체에 대한 전기적 특성 및 광학적 특성에 대한 연구는 많으나, 양자우물 안에 삽입된 양자점에 대한 전자적 구조에 대한 연구는 거의 없다. 양자우물 안에 양자점을 형성한 나노복합체 구조를 사용하여 제작한 전자소자와 광소자의 효율을 향상시키기 위해서는 이 복합 구조의 전자적 성질에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 단일 양자우물 안에 자발 형성된 InAs 양자점을 포함한 나노복합체의 전자적 특성을 분석하기 위하여 변형효과와 비포물선효과를 포함한 전자적 부띠 에너지에 대하여 비교 분석하였다. InAs 양자점은 20 nm의 직경을 갖고 있으며, GaAs 기판위에 버퍼층과 AlAs 층을 사용한 양자우물 구조에 삽입되었다. 단일 양자우물 안에 삽입된 양자점의 전자적 구조는 형상 의존 변형효과와 비포물선 효과를 고려한 쉬뢰딩거 방정식을 삼차원 가변 메시 유한차분법을 사용하여 수치해석 방법으로 분석하였다. 수치해석 방법으로 양자우물의 우물 폭의 영향을 받는 양자점의 크기변화에 따라 삼차원적인 전자 및 정공의 부띠 에너지와 기저상태 및 여기 상태의 파동 함수를 계산하였다. 이러한 결과는 나노복합체 안에 형성된 InAs 양자점의 전자적 특성을 이해하는데 도움을 주며, InAs가 포함된 나노복합체를 사용한 전자 소자와 광소자 연구에 기초 자료로 사용될 수 있다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.10 no.1
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• pp.80-86
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• 1999

The theoretical modeling of free carrier absorption in quantum wells grown on anisotropic materials is presented for the first time. The intersubband and intrasubband free carrier absorption are distinguished and the contribution of each subband to them is calculated separately. The calculated results are compared with the experimental values of $\delta$-doped Si quantum wells in literature.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.02a
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• pp.264-265
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• 2000

1차원 반도체 구조인 양자 줄(Quantum Wire)은 새로운 물리 현상의 가능성을 보여줄 것으로 기대된다.$^{(1)(2)}$ 이 구조에서 운반자는 2차원 퍼텐셜에 가두어지므로 1차원 퍼텐셜인 양자 우물에 갇힌 운반자 보다 더 많이 양자화가 이루어져 이 운반자의 상태 에너지는 더 쪼개지며, 양자 줄의 상태 밀도는 에너지 준위에 대해 계단 함수가 아닌 변형된 Dirac $\delta$ 함수꼴을 가진다.$^{(3)}$ 그러나, 1차원 반도체 구조인 양자 줄이 나노(nano) 크기 내에서 만들어져야 하므로, 잘 정의된 양자 줄을 만드는 일은 기술상 매우 어려운 일이다. 양자 우물 구조에서 운반자는 결정을 키우는 방향을 따라 나노 크기의 활성 영역 안에 가두어지게 된다. 양자 줄 구조에서의 운반자는 결정 성장 방향뿐만 아니라 수직인 한 방향에서 각각 나노 크기를 갖는 활성 영역에 가두어져야 한다. 여기에서, 결정 성장 방향과 수직으로 활성 영역을 정의하는 것은, 결정 성장 방향과 평행하게 활성 영역을 정의하는 것보다 어려운 일이다. (중략)

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.92-92
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• 1999

양자우물 무질서화 기술은 양자우물구조의 성장후 그 구조의 밴드갭을 국부적으로 변화시킬 수 있는 기술적 특성으로 인해 기존의 광기능 소자 제작을 위한 결정재성장방법을 대체 혹은 보완할 수 있는 장점이 있기 때문에 최근 활발히 연구되고 있다. 여러 가지 양자우물 무질서화공정중 유전체 박막을 사용하는 impurity free vacancy disordering (IFVD) 공정은 불순물이 개입하지 않는 공정으로 공정후 양질의 반도체 표면을 유지할 수 있는 장점이 있으며 고아소자 제작시 광손실의 증가를 초래하지 않는다. 이 공정은 vacancy의 source로 작용하는 유전체박막의 특성에 크게 의존하며 GaAs/AlGaAs 계열의 양자우물에서는 많은 연구가 진행되었으나, 광통신용 광소자의 제작에 사용되는 InGaAs/InGaAsP 계열의 양자우물에 대한 연구는 충분하지 않다. 그림 1은 IFVD를 위해 본 연구에서 사용된 CBE로 성장한 InGaAs/InGaAsP SQW 구조이다. 성장된 구조는 상온에서의 QW peak, λpl=1550nm 이었다. IFVD를 위한 유전체 덮개층으로는 PECVD로 성장 조정하여 박막성장시의 조건을 변화시킴으로써 유전체 덮개층 박막의 특성을 변화시켰다. 그림 2는 질소 분위기의 furnace에서 75$0^{\circ}C$로 8분간 IFVD를 수행한후 측정한 무질서화된 양자우물의 상온 PL spectrum을 보여준다. 그림에서 보는바와 같이 동일한 SiNx 덮개층을 사용하는 경우에도 적어도 24meV의 bandgap차를 갖는 양자우물을 영역을 동일한 기판상에 제작할 수 있음을 알 수 있다. 일반적으로 IFVD 방법으로 국부적으로 양자우물을 무질서화 하기 위해서는 SiNx/SiO2와 같은 강이한 박막을 사용하였지만 이 방법을 사용하는 경우 상이한 박막을 사용하는 데서 야기되는 제반 문제를 해결할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 이 기술은 기존의 광소자 제작을 위한 IFVD 방법의 문제점을 해결할 뿐만 아니라 결정 재성장 없이 도일한 기판상에 국부적으로 상이한 bandgap 영역을 만들 수 있기 때문에 광소자 제작에 적극 이용될 수 있다.

• 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.

• Photonics industry news
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• s.25
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• pp.64-73
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• 2004

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.254-255
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• 2000

반도체 양자점은 수 백 개에서 수 만 개에 이르는 원자들로 이루어진 미세한 결정 구조로써 독특한 물성들을 나타내므로 많은 연구가 이루어지고 있다. 양자점은 전자와 양공을 공간적으로 구속하는 양자효과에 의하여 양자점의 크기가 엑시톤의 보어 반지름보다 작아질수록 띠간격 에너지가 청색 편이하고 엑시톤의 결합 에너지가 증가하며 에너지 전이가 불연속이 되어 진동자 세기가 집중되는 등 광학적인 성질이 크게 변화하게 된다. 이미 반도체 양자우물 구조의 연구에서 나타나듯이 차원이 더욱 감소된 양자점에서는 엑시톤의 광학적 비선형성이 증가할 것으로 기대되어 유리 조직 내에 첨가시킨 반도체 미세구조나 박막 생장 기법에 의한 자발 형성 양자점, 화학적인 방법으로 얻어지는 용액상의 콜로이드등 다양한 방법들로 반도체 양자점을 제작하고 있다. 특히 양자점의 크기 분포, 모양 조절 및 양자점의 규칙적인 배열 등은 양자점의 기본적인 물성 탐구에 있어서 뿐 아니라 기능성 소자로의 응용에 있어서 잠재성이 크기 때문에 다양한 연구들이 이루어지고 있다. (중략)