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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최진철
- 발행연도
- 2018
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
이 논문의 연구 히스토리 (4)
2017
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화합물 반도체 나노 구조는 광학적, 전기적 특성을 기반으로 하는 단전자 트랜지스터, 적외선 검출기, 레이저, 태양전지 같은 다양한 분야에 활용하기 위한 연구로써 진행되고 있다. 그 중에서도 0차원 구형태의 구조를 가지는 양자점(Quantum dots)은 3 차원적으로 구속되어 있는 상태 밀도를 가지고 있어 레이저 응용 시 낮은 문턱 전류밀도, 높은 이득, 높은 열적 안정성을 기대되고 있지만 양자점의 운반자 수집과 열적 안정성의 한계가 여전히 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 연구되고 있으며, 그 중 두 양자점이 결합된 이중 양자점 구조가 관심을 갖게 되었다. II-VI 족 화합물 반도체 양자점 중에서도 CdTe 양자점은 높은 엑시톤 결합에너지와 녹색 스펙트럼 영역을 필요로 하는 광학적 장치들에 대한 응용 가능성을 높게 평가 받고 있다. 또한 Si 기판을 이용한 연구에서는 Si이 가지는 고유 격자 상수로 인하여 박막 형성 시 발생하게 되는 격자 부정합 때문에 GaAs 기판 위 연구가 대부분 이며, 이에 따라 Si 위에 성장한 양자점의 연구가 부족한 상태이다. 하지만, Si 기판은 GaAs 기판에 비해 가격이 저렴하다는 장점을 가지며, 이로 인해서 대량 생산이 가능하다는 이점을 가지고 있다.
본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)을 이용하여 크기가 다른 CdTe/ZnTe 이중 양자점을 ZnTe 장벽층 두께를 변화시켜 성장하여 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스 측정(Photoluminescence; PL)의 측정 결과를 통하여 장벽층 두께가 작아짐에 따라 작은 양자점의 광 루미네센스의 세기가 감소하면서 큰 양자점의 세기가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 장벽층 두께가 작아짐에 따라 작은 양자점의 운반자들이 큰 양자점으로 이동되는 양이 많아지기 때문이다. 또한 장벽층 두께가 작아질수록 큰 양자점의 반치폭(Full Width at Half Maximum; FWHM)이 단층 양자점의 반치폭 보다 감소하는 것을 관찰 할 수 있었는데 이는 작은 양자점과 결합된 큰 양자점이 작은 양자점의 strain을 받아 크기의 균일함이 증가했기 때문이다. 또한 온도 의존 광 루미네센스 측정을 통해 장벽층 두께가 작아질수록 큰 양자점의 열적 활성화 에너지가 단층 양자점의 열적 활성화 에너지 보다 더 커지는 것을 관찰 할 수 있었는데 이는 장벽층 두께가 작아질수록 작은 양자점의 운반자들이 큰 양자점으로 이동되는 양이 많아지기 때문이다. 이와 같은 결과는 이중 양자점 구조가 단층 양자점의 한계인 운반자 수집과 열적 안정성을 향상할 수 있는 좋은 구조임을 제시하고 있다.
본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자 층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)을 이용하여 크기가 다른 CdTe/ZnTe 이중 양자점을 ZnTe 장벽층 두께를 변화시켜 성장하여 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스 측정(Photoluminescence; PL)의 측정 결과를 통하여 장벽층 두께가 작아짐에 따라 작은 양자점의 광 루미네센스의 세기가 감소하면서 큰 양자점의 세기가 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 장벽층 두께가 작아짐에 따라 작은 양자점의 운반자들이 큰 양자점으로 이동되는 양이 많아지기 때문이다. 또한 장벽층 두께가 작아질수록 큰 양자점의 반치폭(Full Width at Half Maximum; FWHM)이 단층 양자점의 반치폭 보다 감소하는 것을 관찰 할 수 있었는데 이는 작은 양자점과 결합된 큰 양자점이 작은 양자점의 strain을 받아 크기의 균일함이 증가했기 때문이다. 또한 온도 의존 광 루미네센스 측정을 통해 장벽층 두께가 작아질수록 큰 양자점의 열적 활성화 에너지가 단층 양자점의 열적 활성화 에너지 보다 더 커지는 것을 관찰 할 수 있었는데 이는 장벽층 두께가 작아질수록 작은 양자점의 운반자들이 큰 양자점으로 이동되는 양이 많아지기 때문이다. 이와 같은 결과는 이중 양자점 구조가 단층 양자점의 한계인 운반자 수집과 열적 안정성을 향상할 수 있는 좋은 구조임을 제시하고 있다.
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