1차원 반도체인 nanowires (NWs)는 전기적, 광학적으로 일반 bulk구조와 다른 특성을 가지고 있어서 현재 많은 연구가 되고 있다. 일반적으로 NWs는 Au 등의 금속 촉매를 이용하여 성장을 하게 되는데 이때 촉매가 오염물로 작용을 해서 결함을 만들어서 bandgap내에 defect level을 형성하게 된다. 본 연구는 Si(111) 기판 위에 Ga-droplet을 촉매로 사용을 하여 molecular beam epitaxy로 성장을 하였다. 성장온도는 600$^{\circ}C$로 고정을 하였고 growth rate은 GaAs(100) substrate에서 2.5 A/s로 Ga의 양을 고정하고 V/III ratio를 1부터 8까지 변화를 시켰다. As의 양에 따라서 생성되는 NWs의 개수가 증가하고 growth rate이 빨라지는 것을 확인할 수 있었다. Transmission Electron Microscopy 분석 결과 낮은 V/III ratio에서는 zincblende, wurtzite 그리고 stacking faults 가 혼재 되어 있는 것을 확인 할 수 있었다. 이러한 결함은 소자를 만드는데 한계가 있기 때문에 pure zincblende나 pure wurtzite를 가져야 하는데 V/III ratio : 8 에서 pure zincblende구조가 되었다. Gibbs-Thomson effect에 따르면 구조적 변화는 Ga droplet과 NWs의 접면에서 크기가 중요한 역할을 한다[1]. 연구 결과 V/III ratio : 8일 때 Ga droplet의 크기가 zincblende성장에 알맞다는 것을 예상할 수 있었다. laser confocal photoluminescence 결과 상온에서 1.43 eV의 bandgap을 가지는 bulk구조와는 다른 와 1.49eV의 bandgap을 가지는 것을 확인하였다.
The conclutions arrived at as a result of experimental work are as follow; 1. The use of kerosene as a collector was found essential to produce a good recovery of chalcopyrite, galena and zincblende under the condition of high pH(below 2). 2. Temperature doesn't seemingly effect the flotation of chalcopyrite, galena and zincblende. 3. The minimum concentration of kerosene as a collecter was 26mg kerosene per liter of solution.
수직 Bridgman 방법으로 $Mg_xZn_{1-x}Te(0{\le}X{\le}0.48)$ 단결정을 성장하였다. 성장된 단결정의 결정구조는 X = 0~ 0.48 범위내에서는 zincblende 이었고, 성분이 증가함에 따라 격자 상수 값이 6.103$\AA$(X = 0.0)으로부터 6.239$\AA$(X = 0.48)까지 a(X)=6.103 + (0.33)X 를 만족하며 선형적으로 증가하였으며, 외사법에 의해 얻어진 zincblende MgTe의 격자상수는 6.433$\pm$0.002$\AA$로 주어졌다. 광전류 스펙트럼 측정 결과 $Mg_xZn_{1-x}Te$(X=0) 단결정의 에너지 띠 간격은 4.2K와 294K에서 각각 2.380 eV와 2.260eV 이었다. X 값에 따른 광전류 스펙트럼은 성분이 증가함에 따라 피크가 단파장 쪽으로 이동하였으며, X 값에 따른 에너지 띠 간격의 변화는 $E_g$(X)=b+(0.8)X를 만족하는 선형적인 변화를 보였다. 외사법으로부터 구한 zincblende MgTe의 에너지 띠 간격은 4.2K와 297K에서 각각 3.18ev와 3.06eV로 주어졌다. 또한 광전류 peak는 온도가 상승함에 따라 장파장 쪽으로 이동하였으며, 100K 이상의 온도에서 온도계수 $dE_g$/dT=-(5.6~$6.1){\times}10^{-4}$eV/K 이었다.
GaN and InN epilayers with nucleation layer (LT-buffer) were grown on (0001) sapphire substrates by radio-frequency plasma-assisted molecular beam epitaxy (RF-MBE). As-grown and annealed GaN and InN nucleation layers grown at various growth condition were observed by reflection high-energy electron diffraction (RHEED). When temperature of effusion cell for III source was very low, diffraction pattern with cubic symmetry was observed and zincblende nucleation layer was flattened easily by annealing. As cell temperature increased, LT-GaN and LT-InN showed typical diffraction pattern from wurtzite structure, and FWHM of (10-12) plane decreased remarkably which means much improved crystalline quality. Diffraction pattern was changed to be from streaky to spotty when plasma power was raised from 160 to 220 W because higher plasma power makes more nitrogen adatoms on the surface and suppressed surface mobility of III species. Therefore, though wurtzite nucleation layer was a little hard to be flattened compared to zincblende, higher cell temperature led to easier movement of III surface adatoms and resulted in better crystalline quality of GaN and InN epilayers.
Zincblende 구조를 갖는 양질의 ZnTe(100) 박막을 $CaAs(100\pm2^{\circ})$ 기판에 HWE법으로 성장하였다 기판온도에 따른 표면상태와 성장률 그리고 결정성의 변화를 관측하였고, 기판온도가 $470^{\circ}C$일 때 결정성이 가장 우수하였다. 10K 광발광 측정으로부터 열적 인장스트레인에 의하여 분리된 가벼운 양공과 무거운 양공을 관측하였고 이들의 일차 들뜬상태를 관측하였다 무거운 양공의 자유 엑시톤의 이중구조는 엑시톤-폴라리톤 결합에 의한 세로방향 엑시톤과 가로방향 엑시톤 사이의 에너지 차이 때문이다.
CIGS 박막 태양 전지의 버퍼층은 흡수층과 윈도우층 사이의 밴드정렬(band alignment)을 통해 에너지 변환 효율을 향상시킨다. ZnS는 무독성의 II-VI 반도체 화합물로서 직접천이형 광대역 밴드갭과 n형 전도성을 가지며, 높은 광투과성, 높은 굴절률 등의 우수한 전기적, 광학적 특성을 가지고 있고, 우수한 격자정합을 가지는 물질이다. 이 연구에서, RF 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착 후 급속 열처리에 의해 제작된 ZnS 버퍼층 박막의 구조적, 광학적 특성의 상관관계에 대해 고찰하였다. (111), (220), (311) 면의 섬아연광 입방정 구조를 확인할 수 있고, 상대적으로 저온에서 급속열처리를 수행한 시료에서는 (002) 면의 우르쯔광 육방정 구조가 함께 나타나는 다결정이 되었다. 고온에서 급속열처리 수행한 시료에서는 섬아연광 입방정 구조의 단결정으로 상전이 된다. 화학적 성분 분석을 통해서 Zn/S의 비율이 화학양론에 근접한 시료에서 섬아연광 입방정 구조의 단결정이 나타났음을 확인하였다 급속열처리 온도가 증가할수록 흡수단이 다소간 단파장 쪽으로 이동되고, 가시광 파장 범위에서 평균 광투과율이 증가하는 경향성을 보이며 500℃ 조건에서는 80.40%로 향상되었다.
We investigate Frohlich-like electron--optical-phonon interactionsin uniaxial crytals based on the macroscopic dielectric continuum model. In general, the optical-phonon branches support mixed longitudinal and transverse modes due to the anisotropy. For heterostructures with double interfaces and superlattices, it is known that confined, interface, and half-space optical phonon modes exist in zincblende cystals. In uniaxial structures, additional propagating modes may exist in wurtzite heterosystems due to anisotropic phonon dispersion. This is especially the case when the dielectric properties of the adjacent heterostructure materials do not differ substantially. The dispersion relations and the interaction Hamiltonians for each of these modes are derived.
본 연구에서는 무질서 효과가 고려된, 새로이 가정한 가상 결정 근사법을 갖는 empirical pseudopotential method를 사용하여 온도와 조성비 변화에 따른 3원계 질화물계 화합물 반도체 GaP1-xNx의 휨 매개변수 및 에너지 밴드갭을 계산하였다. 300K의 조성비 구간($0{\leq}x{\leq}0.05$)에서 에너지 밴드갭들이 급격히 감소하며, 해당하는 계산된 휨 매개변수가 13.1eV임을 알 수 있었다. 에너지 밴드갭 계산 결과로부터 굴절률 n과 실수부 유전상수 함수 ${\varepsilon}$를 계산하였고, 에너지 밴드갭 계산 결과는 실험치를 대체로 잘 설명하였다.
$Zn_xSr_{1-x}S$ 박막을 sputtering법에 의해 제작하여 결정구조, 결합상태, 광학적 특성 등의 분석에 의해 고용체 유무를 판단하고 유전체 이론과 비교.검토하였다. 실험 결과 $0.86~0.93{\leq}x{\leq}1$에서 zincblende구조, $0{\leq}x{\leq}0.29$ 범위에서 rocksalt 구조의 고용체로 되었으며, 이들 영역에서는 격자정수, 결합에너지 및 흡수단은 조성에 따라 거의 직선적으로 변화했다. 상분리 영역을 포함한 miscibility gap은 $0.3{\leq}x{\leq}0.86~0.91$범위에서 존재하고 이 영역에서의 격자정수, 결합에너지 및 흡수단은 경계 조성의 값으로 일정했다. 상전이에 관한 실험결과는 Phillips의 유전이론에 기초한 이온성과 일치하였다.
본 연구에서는 무질서 효과가 고려된, 새로이 가정한 가상 결정 근사법 내의 Empirical Pseudopotential Method(EPM)를 사용하여 3원계 질화물계 화합물 반도체 InAs1-xNx의 휨 매개변수 및 에너지 밴드갭을 계산하였다. InAs1-xNx 조성비 구간($0{\leq}x{\leq}0.05$)에서 계산된 휨 매개변수는 4.1eV를 갖으며, 해당되는 에너지 밴드갭들이 급격히 감소하고 있음을 알 수 있었다. EPM에 의한 계산 결과를 온도와 조성비를 고려한 수정된 Band Anti-Crossing(BAC) 모델에 적용하여 질화물계 화합물 반도체 InAs1-xNx의 에너지 띠구조를 계산하였다. 또한 InAs1-xNx의 결합 상수 CMN=1.8 등을 결정할 수 있었으며, 계산결과는 실험치를 대체로 잘 설명할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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