• Title/Summary/Keyword: Exciton Peaks

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Binding energy study from photocurrent signal inphotoconductive a $ZnIn_2S_4$ thin films

  • Hong, Kwang-Joon
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.380-380
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    • 2010
  • The chalcopyrite $ZnIn_2S_4$ epilayers were grown on the GaAs substrate by using a hot-wall epitaxy (HWE) method. The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $ZnIn_2S_4$ have been estimated to be 0.1541 eV and 0.0129 eV, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the ${\Delta}so$ definitely exists in the $\Gamma_5$ states of the valence band of the $ZnIn_2S_4$/GaAs epilayer. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_{1^-}$, $B_{1^-}$, and $C_1$-exciton peaks for n = 1. Also, we obtained the $A_{\infty^-}$ and B-exciton peaks from the PC spectrum at 293 K.

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Coherent Absorption Spectroscopy with Supercontinuum for Semiconductor Quantum Well Structure

  • Byeon, Ciare C.;Oh, Myoung-Kyu;Kang, Hoon-Soo;Ko, Do-Kyeong;Lee, Jong-Min;Kim, Jong-Su;Choi, Hyoung-Gyu;Jeong, Mun-Seok;Kee, Chul-Sik
    • Journal of the Optical Society of Korea
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    • 제11권3호
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    • pp.138-141
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    • 2007
  • We suggest that supercontinuum can be used for absorption spectroscopy to observe the exciton levels of a semiconductor nano-structure. Exciton absorption spectrum of a GaAs/AlGaAs quantum well was observed using supercontinuum generated by a microstructrured fiber pumped by a femtosecond (fs) pulsed laser. Significantly narrower peaks were observed in the absorption spectrum from 11 K up to room temperature than photoluminescence (PL) spectrum peaks. Because supercontinuum is coherent light and can readily provide high enough intensity, this method can provide a coherent ultra-broad band light source to identify exciton levels in semiconductors, and be applicable to coherent nonlinear spectroscopy such as electromagnetically induced transparency (EIT), lasing without inversion (LWI) and coherent photon control in semiconductor quantum structures.

기상이동법으로 성장한 산화아연 나노막대의 포토루미네슨스 분석 (Photoluminescence Studies of ZnO Nanorods Grown by Vapor Phase Transport)

  • 김소아람;조민영;남기웅;김민수;김도엽;임광국;임재영
    • 대한금속재료학회지
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    • 제49권10호
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    • pp.818-822
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    • 2011
  • ZnO nanorods were grown on Au-coated Si substrates by vapor phase transport (VPT) at the growth temperature of $600^{\circ}C$ using a mixture of zinc oxide and graphite powders as source material. Au thin films with the thickness of 5 nm were deposited by ion sputtering. Temperature-dependent photoluminescence (PL) was carried out to investigate the optical properties of the ZnO nanorods. Five peaks at 3.363, 3.327, 3.296, 3.228, and 3.143 eV, corresponding to the free exciton (FX), neutral donor bound exciton ($D^{\circ}X$), first order longitudinal optical phonon replica of free exciton (FX-1LO), FX-2LO, and FX-3LO emissions, were obtained at low-temperature (10 K). The intensity of these peaks decreased and their position was red shifted with the increase in the temperature. The FX emission peak energy of the ZnO nanorods exhibited an anomalous behavior (red-blue-red shift) with the increase in temperature. This is also known as an "S-shaped" emission shift. The thermal activation energy for the exciton with increasing temperature in the ZnO nanorods is found to be about 26.6 meV; the values of Varshni's empirical equation fitting parameters are = $5{\times}10^{-4}eV/K$, ${\beta}=350K$, and $E_g(0)=3.364eV$.

스트레인을 받는 ZnTe/ZnMnTe 단일양자우물의 성장과 광발광 특성 (Growth and photoluminescence of the strained ZnTe/ZnMnTe single quantum well)

    • 한국결정성장학회지
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    • 제12권6호
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    • pp.269-269
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    • 2002
  • 희박 자성 반도체 ZnMnTe를 장벽층으로 사용한 양질의 ZnTe/ZnMnTe 단일 양자우물 구조를 열벽적층 성장법으로 성장하였다. 고분해능 X-선 회절측정 결과 ZnTe 우물층이 강하게 스트레인을 받고 있음을 알 수 있었다. 광발광 측정으로부터 무거운 양공 엑시톤 (el-hhl)과 가벼운 양공 엑시톤 (el-lhl)의 매우 뾰족한 발광 크들이 나타남을 관측하였다. 또한 우물층의 두께가 증가함에 따라 (el-hhl)과 (el-lhl)의 엑시톤 관련 피크들은 낮은 에너지 쪽으로 이동하였다. 광발광 피크 세기의 온도에 따른 변화는 운반자들의 열적 활성화로 설명할 수 있었다.

스트레인을 받는 ZnTe/ZnMnTe 단일양자우물의 성장과 광발광 특성 (Growth and photoluminescence of the strained ZnTe/ZnMnTe single quantum well)

  • 최용대
    • 한국결정성장학회지
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    • 제12권6호
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    • pp.267-271
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    • 2002
  • 희박 자성 반도체 ZnMnTe를 장벽층으로 사용한 양질의 ZnTe/ZnMnTe 단일 양자우물 구조를 열벽적층 성장법으로 성장하였다. 고분해능 X-선 회절측정 결과 ZnTe 우물층이 강하게 스트레인을 받고 있음을 알 수 있었다. 광발광 측정으로부터 무거운 양공 엑시톤 (el-hhl)과 가벼운 양공 엑시톤 (el-lhl)의 매우 뾰족한 발광 크들이 나타남을 관측하였다. 또한 우물층의 두께가 증가함에 따라 (el-hhl)과 (el-lhl)의 엑시톤 관련 피크들은 낮은 에너지 쪽으로 이동하였다. 광발광 피크 세기의 온도에 따른 변화는 운반자들의 열적 활성화로 설명할 수 있었다.

수소 플라즈마 처리를 거친 ZnO 박막에 대한 PL 연구 (PL Study on ZnO Thin Films After H-plasma Treatment)

  • 조재원;이석주
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제28권1호
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    • pp.17-20
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    • 2015
  • The physical effects of H-plasma treatment on ZnO thin film have been studied using photoluminescence(PL) spectroscopy. Four characteristic peaks have been identified: (i) $D^0X$ peak (neutral donor-bound exciton), showing relatively small integrated intensity after H-plasma treatment, indicates that H-plasma passivates the neutral donors in ZnO at low temperatures. The rapid decrease in the integrated intensity of the peak as the temperature goes up is considered to be due to the ionization of neutral donors. (ii) H-related complex-bound exciton peak appears at the low temperatures (10 K~80 K) after H-plasma treatment, showing the same thermal evolution as $D^0X$ peak. (iii) FX (free exciton) peak starts to show up at 60 K and grows more and more as the temperature goes up, which is considered to be related to the increase in free electron concentration in the film. (iv) violet band is intensified after H-plasma, which means more defects and impurities are generated by H-plasma process.

Point-defect study from low-temperature photoluminescence of ZnSe layers through the post-annealing in various ambient

  • Lee, Sang-Youl;Hong, Kwang-Joon;Kim, Hae-Jeong
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.378-378
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    • 2010
  • The ZnSe epilayers were grown on the GaAs substrate by hot wall epitaxy. After the ZnSe epilayers treated in the vacuum-, Zn-, and Se-atmosphere, respectively, the defects of the epilayer were investigated by means of the low, temperature photoluminescence measurement. The dominant peaks at 2.7988 eV and 2.7937 eV obtained from the PL spectrum of the as-grown ZnSe epilayer were found to be consistent with the upper and the lower polariton peak of the exciton, $I_2$ ($D^{\circ}$, X), bounded to the neutral donor associated with the Se-vacancy. This donor-impurity binding energy was calculated to be 25.3 meV. The exciton peak, $I_l^d$, at 2.7812 eV was confirmed to be bound to the neutral acceptor corresponded with the Zn-vacancy.

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Hot - wall epitaxy 방법으로 성장한 ZnSe 박막의 열처리 효과 (Annealing effects of ZnSe epilayer grown by hot-well epiraxy method)

  • 정태수;김택성
    • 한국결정성장학회지
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    • 제10권2호
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    • pp.96-99
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    • 2000
  • 우리는 hot-well epiraxy 방법으로 성장된 ZnSe 박막의 광발광 측정을 10 K에서 실행하였다. as-grown 박막은 upper polartion과 lower polarition으로 분리된 중성 도너(donor) bound exciton $I_2$($D^{\circ}$,X)가 아주 우세하게 관측되었고 Se분위기 열처리 결과 $I_2$기원이 Se-vacancy에 관련이 있음을 알았다. 또 중성 억셉터(acceptor) bound exciton $I_1$$^d$발광이 관측되었다. 그런데 ZnSe는 self-compensated에 의해 p-type 반전이 어렵다. 우리는 Se 분위기 열처리로부터 $I_1$$^d$ 봉우리가 아주 우세함을 보였다. 이것은 열처리한 ZnSe 박막에 억셉터가 풍부하게 존재한다는 것을 의미하며 결과적으로 광학적인 p-type 반전을 분명하게 관측 할 수 있었다. 또한 엑셉터 불순물의 결합 에너지는 268meV이였다. 장파장대에서 SA 발광은 Se 분위기 열처리 후 사라진 것으로 보아 Se-vacancy와 관련이 있는 것으로 고찰되었다.

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감마선을 이용한 수용액상의 CdS 양자점 제조 및 광학적 특성 (Fabrication and Optical Characteristics of CdS Quantum Dot Structures in Aqueous Solution Using a Gamma-ray Irradiation Technique)

  • 정은희;이재훈;임상엽;이창열;최영수;최중길;박승한
    • 대한화학회지
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    • 제48권3호
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    • pp.249-253
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    • 2004
  • 감마선을 이용하여 수용액상에서 안정화 된 CdS 반도체 양자점을 제조하고, 제조된 양자점의 광학적 흡수스펙트럼을 분석하였다. CdS 양자점 제조시 카드뮴을 제공하는 물질로는 cadmium sulfate를 사용하였고, 황을 제공하는 물질로는 2-mercaptoethanol을 사용하였으며, 매개체로는 감마선이 조사된 물에 존재하는 환원제 $e^{-}_{aq}$을 이용하였다. 감마선 조사 전과 후에 제조된 CdS 양자점의 흡수스펙트럼을 비교한 결과, 감마선 조사 후에는 300 nm~400 nm 사이에서 CdS 양자점 형성에 의한 엑시톤 흡수 봉우리가 명확히 관측됨을 확인할 수 있었다. 또한 감마선의 조사 시간을 5분, 10분, 15분으로 증가시켜 감마선의 양을 다르게 조사시킨 결과 엑시톤 흡수 파장이 338 nm, 347 nm, 367 nm로 장파장 쪽으로 이동함을 확인함으로써, 감마선의 조사량을 조절하면 CdS 양자점의 크기를 변화시킬 수 있음을 알 수 있었다.

청색 Diode 개발을 위한 ZnSe 박막성장과 특성에 관한 연구 (Growth and Characterization of ZnSe Thin Film for Blue Diode)

  • 박창선;홍광준
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.533-538
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    • 2001
  • The ZnSe sample grown by chemical bath deposition (CBD) method were annealed in Ar gas at 450$^{\circ}C$ Using extrapolation method of X-ray diffraction pattern, it was found to have zinc blend structure whose lattice parameter a$\_$o/ was 5.6687 ${\AA}$. From Hall effect, the mobility was likely to be decreased by impurity scattering at temperature range from 10 K to 150 K and by lattice scattering at temperature range from 150 K to 29 3K. The band gap given by the transmission edge changed from 2.7005 eV at 293 K to 2.8739 eV at 10 K. Comparing photocurrent peak position with transmission edge, we could find that photocurrent peaks due to excition electrons from valence band, $\Gamma$$\_$8/ and $\Gamma$$\_$7/ to conduction band $\Gamma$$\_$6/ were observed at photocurrent spectrum. From the photocurrent spectra by illumination of polarized light on the ZnSe thin film, we have found that values of spin orbit coupling splitting Δso is 0.0981 eV. From the PL spectra at 10 K, the peaks corresponding to free bound excitons and D-A pair and a broad emission band due to SA is identified. The binding energy of the free excitons are determined to be 0.0612 eV and the dissipation energy of the donor -bound exciton and acceptor-bound exciton to be 0.0172 eV, 0.0310 eV, respectively.

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