소자 내부의 전위와 전자 및 정공 의사 페르미 준위에 따른 반송자의 정확한 농도를 얻기 위해 Fermi-Dirac통계를 구현하는 방법을 제시하였다. 또한 Fermi-Dirac통계를 고려하여 반도체 방정식을 이산화하는 방법을 제안한다. 제안된 방법을 검증하기 위해 전력 바이폴라 접합 트랜지스터를 제작하였으며 모의 실험 결과 컬렉터-에미터 전압 대 컬렉터 전류는 현재 업계에서 상용화된 소자의 실측치와 비교하여 최대 15%이내의 상대오차를 보였다.
GaInAs/InP 이종접합(heterojunction)에서의 부밴드 구조(subband structure)를 self-consistent 방법으로구하였다. GaInAs내의 background impurity와 장벽높이 (barrier height 또는 밴드 불연속: band discontinuity)가 에너지 준위(energy level), 페르미 준위(Fermi level)와 점유율(population)등에 미치는 영향을 살펴보기 위하여, background impurity 농도의 경우 $1.0{\times}10^{14},\;1.0{\times}10^{15},\;1.0{\times}10^{16}\;[cm^{-3}]$, 장벽높이는 0.3, 0.53[eV]에 대하여 각각 살펴 보았다. Background impurity 농도가 증가함에 따라 에너지 값이 증가하며 페르미 준위 역시 증가한다. 아울러 첫번째와 두번째 에너지 준위의 차도 증가한다. 에너지 준위에 대한 전자의 점유율은 background impurity의 증가와 함께 큰 값을 나타내지만 두번째 에너지 준위에 대한 점유율은 거의 변하지 않는다. 장벽 높이가 커지면, 에너지 준위와 페르미 준위는 각각 증가하나 에너지 준위차는 거의 변화가 없다. 그런데, 장벽높이가 큰 경우 첫번째 에너지 준위에 대한 전자의 점유율은 ㄱ마소하는 반면 두번째 준위에 대한 점유율이 다소 증가한다.
비정질 $As_2Se_3$ 박막에 첨가된 Ag가 전기 및 광학적 성질에 미치는 효과를 연구하기 위해 직류전기전도도와 광투과도를 측정하였다. 직류전기전도도에서 구한 활성화에너지 $E_g$와 광투과도에서 구한 광학적 갭 $E_{opt}$는 Ag의 함량이 증가할수록 감소하였고, Urbach 꼬리는 Ag의 함량 변화에 관계없이 거의 일정한 것으로 나타났다. 시료에 첨가된 Ag의 함량이 5mol% 이하이면 Ag 함량의 증가에 대한 직류활성화에너지의 감소율은 광학적 갭의 감소율에 비해 크게 변하였다. Ag가 5mol% 이상 첨가되었을 때에는 Ag 함량의 증가에 대한 $E_g$의 감소율과 $E_{opt}$의 감소율이 비슷하였다. 이와 같은 현상은 Ag의 함량이 5mol% 이하인 시료에서는 Fermi준위가 이동도단 쪽으로 옮기고 Ag의 함량이 5mol% 이상이면 이동도단이 Fermi준위 쪽으로 옮기는 것을 의미한다.
The surface of GaAs was treated by using the 0.1M solution of N $a_{2}$S.9 $H_{2}$O. The passivation of the surface in this sample was investigated by the photoreflectance(PR) experiment. The surface electric field( $E_{s}$) and built-in voltage( $V_{bi}$ ) discussed from Franz-Keldysh oscillation of PR signals. The density of surface states and Fermi level of GaAs treated with N $a_{2}$S.9 $H_{2}$O for 40min were determined 1.61*10$^{12}$ c $m^{-2}$ and 0.73eV. These values were about 15 and 10% smaller than those in untreated sample.e.
Pauli 배타 원리를 적용한 축퇴 상태의 양자 우물 소자 모델링을 제안하였다. 양자 우물에서의 다중 에너지 부준위 각각에 대한 Boltzmann 방정식의 collision 항들을 Pauli 배타 원리를 적용하여 전개하고 이들을 Schrodinger 방정식과 Poisson 방정식과 결합하여 비선형적인 시스템의 모델을 설정하였다. 시스템의 해를 직접적으로 구하기 위하여 유한 차분법과 Newton-Raphson method를 적용하여 양자 우물의 다중 에너지 부준위 각각에 대한 캐리어 분포 함수를 구하였다. Si MOSFET의 inversion 영역에 본 모델을 적용하여 전자 밀도의 증가에 따라 양자 우물의 에너지 분포 함수가 Boltzmann 분포 함수의 형태로부터 Fermi-Dirac 분포 함수의 형태로 변화함을 제시하고, 소자 크기가 감소할수록 소자 모델링에 있어서의 Pauli 배타 원리의 중요성과 함께 본 모델의 정당함과 그 해석 방법의 효율성을 보여주었다.
인원자첨가농도가 6.4$\times$$10^{14}$ 부터 1.25$\times$$10^{17}$ ㎤까지인 n 형씰리콘 단결정들을 (1) 1 MeV 전자선과 (2) 두가지 연구용원자로와 (3) $Co^{6o}$ 감마선원으로 조사하고 이에 따르는 비저항의 변화를 측정하였고 이 측정결과를 Buehler가 제의한 실험식을 적용하여 분석했다. 이 지수실험식은 조사량이 적은 범위내에서는 대부분의 경우 잘 적용되나 1 MeV원자선조사에서는 측정결과와 잘 맞지 않으며 경우에 따라서는 선형변화식이 오히려 더 잘 적용된다는 것이 밝혀졌다. 특히 전자선조사 시료에서 조사량이 많을때 carrier 제거율에 큰 변화가 나타나는데 이것을 결함준위와 Fermi level과의 교환효과로 보고 자세히 살펴보았다. 위의 실험식이 적용되는 범위안에서 손상계수를 계산하고 손상계수에 의해서 n형 씰리콘의 비저항 변화에 미치는 여러가지 방사선원의 상대적효과를 비교하였다. 예컨대 TRIGA Mark II 연구로내의 중성자조사는 1 MeV 전자선 조사에 비하여 약 40배나 더 효과적으로 비저항 변화를 일으킨다는 것이 알려졌다. 조사전의 carrier농도와 손상계수와의 관계도 조사하였고 또 지수실험식의 물리적근거와 조사량이 많을때의 결함준위와 Fermi level와의 교차가 비저항변화에 미치는 효과도 아울러 고찰하였다.다.
We investigated photoreflectance of semi-insulating GaAs with respect to modulation sources, that is, modulation beam intensity, modulation frequency, temperature, and thickness of sample. PR spectra by each modulation source turned out to be signals of low electric field third differential, and band gap values of sample were fitted by least square root method for Aspnes' theoretical equation.
이 연구에서는 각분해 광전자 분광법(angle-resolved photoemission spectroscopy: ARPES)을 시용하여 전하밀도파(chargedensity-wave: CDW)를 형성하는 물질인 $CeTe_2$의 전자구조를 연구하였다. $CeTe_2$의 ARPES 데이터에서는 분산적인 띠들이 분명하게 관찰되었다. $CeTe_2$의 일정에너지(constant energy: CE) 맵에서는 4중 대칭성(fourfold symmetry)이 관찰되었으며, 그 형태가 문헌에 있는 $CeTe_2$의 CE 맵과 유사하였다. 이러한 발견은 $CeTe_2$의 CDW 형성이 $2{\times}2$ 형태의 살창 변형에 의한 것임과 4f 전자들이 $CeTe_2$의 CDW 형성에 별다른 기여를 하지 않는다는 것을 나타낸다. 이 연구로부터 $CeTe_2$에서 페르미 준위 근처의 전자들은 주로 Te(1) 5p와 Ce 5d 전자들이며 Te(1) 5p 전자들에 의한 띠가 CDW 형성에 기여하고 Ce 5d 전자들에 의한 띠는 CDW 상태에서도 페르미 준위를 가로지르는 금속성을 나타낸다는 것을 알 수 있었다.
II-Ⅵ족 반도체 중에서 넓은 밴드갭을 가지는 ZnO에 Mn 이온을 doping할 경우 Tc가 상온보다 높을 것이라는 이론적 계산이 2000년 Science에 발표되었다. 이후 ZnO에 전이금속 이온을 doping하여 상온에서도 강자성을 나타내는 자성 반도체 (DMS)를 만들기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. Co-doped ZnO 박막은 PLD로 증착하였을 경우 Tc가 상온보다 높으나 재현성이 낮은 것으로 알려져 있었다. 그러나 최근 sol-gel 방법을 이용하여 Co-doped ZnO 박막을 제조하면 강자기 특성의 재현성을 높일 수 있다는 결과가 보고되었다. 이에 본 연구에서는 sol-gel 방법을 사용하여 여러 조성의 Co-doped ZnO 박막을 합성한 후 이들의 자성 특성을 검토하였다. 이러한 결과를 바탕으로 Co-doped ZnO 박막에서 강자성 발현의 근원을 규명하고자 (ⅰ) 조성에 따른 Co-doped ZnO의 Raman peak과 EXAFS peak의 변화를 측정하여 구조적 특성과 ZnO 내에서의 Co 이온의 상태를 분석하였으며, (ⅱ) Hall 효과 실험으로 carrier density를 측정함으로써 Fermi 준위에서의 파수 벡터의 크기를 산출하고자 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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