• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.342-343
• /
• 2013

AlSb is a promising material for optical devices, particularly for high-frequency and nonlinear-optical applications. And AlSb offers significant potential for devices such as quantum-well lasers, laser diodes, and heterojunction bipolar transistors. In this work we study molecular beam epitaxy (MBE) growth of an unstrained AISb film on a GaAs substrate and identify the real-time monitoring capabilities of in situ spectroscopic ellipsometry (SE). The samples were fabricated on semi-insulating (0 0 1) GaAs substrates using MBE system. A rotating sample stage ensured uniform film growth. The substrate was first heated to $620^{\circ}C$ under As2 to remove surface oxides. A GaAs buffer layer approximately 200 nm- thick was then grown at $580^{\circ}C$. During the temperature changing process from $580^{\circ}C$ to $530^{\circ}C$, As2 flux is maintained with the shutter for Ga being closed and the reflection high-energy electron diffraction (RHEED) pattern remaining at ($2{\times}4$). Upon reaching the preset temperature of $530^{\circ}C$, As shutter was promptly closed with Sb shutter open, resulting in the change of RHEED pattern from ($2{\times}4$) to ($1{\times}3$). This was followed by the growth of AlSb while using a rotating-compensator SE with a charge-coupled-device (CCD) detector to obtain real-time SE spectra from 0.74 to 6.48 eV. Fig. 1 shows the real time measured SE spectra of AlSb on GaAs in growth process. In the Fig. 1 (a), a change of ellipsometric parameter ${\Delta}$ is observed. The ${\Delta}$ is the parameter which contains thickness information of the sample, and it changes in a periodic from 0 to 180o with growth. The significant change of ${\Delta}$ at~0.4 min means that the growth of AlSb on GaAs has been started. Fig. 1b shows the changes of dielectric function with time over the range 0.74~6.48 eV. These changes mean phase transition from pseudodielectric function of GaAs to AlSb at~0.44 min. Fig. 2 shows the observed RHEED patterns in the growth process. The observed RHEED pattern of GaAs is ($2{\times}4$), and the pattern changes into ($1{\times}3$) with starting the growth of AlSb. This means that the RHEED pattern is in agreement with the result of SE measurements. These data show the importance and sensitivity of SE for real-time monitoring for materials growth by MBE. We performed the real-time monitoring of AlSb growth by using SE measurements, and it is good agreement with the results of RHEED pattern. This fact proves the importance and the sensitivity of SE technique for the real-time monitoring of film growth by using ellipsometry. We believe that these results will be useful in a number of contexts including more accurate optical properties for high speed device engineering.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.423-423
• /
• 2013

3~5 족 반도체 물질인 phosphorus 화합물 중 대표적인 InAlP 삼종화합물은 작은 굴절률, 큰 밴드갭, GaAs와 lattice 일치 때문에 큰 주목을 받고 있고, p-type high electron mobility transistors(p-HEMT), laser diodes 등의 고속 전자소자 및 광전 소자에 응용이 가능한 매우 중요한 물질이다. 최적의 소자 응용기술을 위해서는, 정확한 광물성 연구가 수행되어야 하지만 InxAl1-xP 화합물에 대한 유전율 함수 및 전자전이점 등의 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 1.5~6.0 eV 에너지 영역에서 각기 다른 In 조성비를 갖는 InxAl1-xP 화합물의 가유전율 함수 ${\varepsilon}={\varepsilon}_1+i{\varepsilon}_2$와 전자전이점 데이터를 보고한다. GaAs 기판 위에 molecular beam epitaxy (MBE)를 이용하여 InxAl1-xP (x=0.000, 0.186, 0.310, 0.475, 0.715, 0.831, 1.000) 박막을 성장하였고 타원편광분석기를 이용하여 유전율 함수를 측정하였다. 또한 실시간 화학적 에칭을 통하여 시료 표면에 자연산화막을 제거함으로써 순수한 InAlP의 유전율 함수를 측정할 수 있었고, 측정된 유전율 함수를 이차미분하여 In 조성비에 따른 전자전이점을 얻을 수 있었다. 얻어진 전자전이점 값을 이용하여 linear augmented Slater-type orbital method (LASTO) 를 통해 이론적 전자 밴드 구조 계산을 하였고, 이를 바탕으로 $E_0$, $E_1$, $E_2$ 전이점 지역의 여러 전자전이점($E_1$, $E_1+{\Delta}_1$, $E_0'$, $E_0'+{\Delta}_0'$, $E_2$, $E_2'$)의 특성을 정의할 수 있었고, $E_0'$과 $E_2$ 전이점의 에너지 값이 In 조성비가 증가함에 따라 서로 교차함을 발견할 수 있었다. 타원 편광 분석법을 이용한 유전율 함수 및 전자전이점 연구는 InAlP의 광학적 데이터베이스를 확보하는 성과와 더불어 새로운 디바이스 기술 및 광통신 산업에도 유용한 정보가 될 것이다.

• 한국진공학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.60-65
• /
• 2009

본 연구에서는 분광타원분석법을 이용하여 최근 주목 받고 있는 microwave dielectric materials 인 $BaSm_2Ti_4O_{12}$ 박막의 광 특성을 $0.92{\sim}8.6\;eV$ 에너지 영역에서 분석하였다. 광역 에너지영역에서 측정이 가능한 Vacuum Ultra Violet spectroscopic ellipsometer를 사용하여 시료의 광 스펙트럼을 측정 하였으며, 측정된 스펙트럼으로부터 $BaSm_2Ti_4O_{12}$ 박막의 광 특성을 얻기 위하여 Tauc-Lorentz 분산 함수를 이용하였고, 고 에너지 영역대의 새로운 피크구조 (structure) 를 최초로 발견하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.161-161
• /
• 2010

InAsSb alloy system 은 HgCdTe 를 대체하는 적외선 광소자 및 검출기 등에 응용이 가능한 유망한 물질이지만 정확한 유전함수 및 전이점의 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 타원 편광 분석법을 이용하여 1.5 ~ 6 eV 의 분광 영역에서 As 조성비를 각기 (x = 0, 0.127, 0.337, 0.491, 0.726 및 1.00) 다르게 한 $InAs_xSb_{1-x}$ alloy의 유전함수를 측정하였다. 또한 표면에 자연산화막을 제거하기 위하여 Methanol 과 DI Water 로 표면을 세척 한 후 $NH_4OH$, Br in Methanol, HCl 등으로 적절한 화학적 에칭을 하여 산화막을 제거함으로서 순수한 InAsSb 의 유전함수를 측정할 수 있었다. 측정된 InAsSb 유전함수를 Standard analytic critical point line shape 방법으로 As 조성비에 따른 에너지 전이점을 얻을 수 있었다. 또한 얻어진 에너지 전이점 값을 이용하여 linear augmented Slater-type orbital 방법으로 전자 밴드 구조 계산을 하였고, 이를 바탕으로 $E_0$, $E_1$, $E_2$ 전이점 지역의 여러 전이점 ($E_1$, $E_1+\Delta_1$, $E_0'$, $E_0'+\Delta_0'$, $E_2$, $E_2+\Delta_2$, $E_2'$, $E_2'+\Delta_2$, $E_1'$) 의 특성을 정확히 정의할 수 있었다. 또한 As 조성비가 증가하면서 $E_2$, $E_2+\Delta_2$, $E_2'$, $E_2'+\Delta_2$ 전이점들이 서로 교차 되는 것을 발견하였고, 저온에서만 관측이 가능하였던 InSb 의 두 saddle-point (${\Delta_5}^{cu}-{\Delta_5}^{vu}$, ${\Delta_5}^{cl}-{\Delta_5}^{vu}$)를 상온에서 찾아내었다. 타원 편광 분석법을 이용한 전이점 연구 및 물성 분석은 InAsSb alloy 의 광학적 데이터베이스를 확보하는 성과와 더불어 새로운 디바이스기술 및 광통신 산업에도 유용한 정보가 될 것이다.