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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최진철
- 발행연도
- 2014
- 저작권
- 연세대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수3
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현재 화합물 반도체 나노구조는 단전자 트랜지스터, 레이저, 발광 다이오드, 적외선 검출기 등과 같은 고효율 광전자 소자에서의 응용을 위해 활발한 연구가 진행 되고 있다. 특히 양자점은 3차원으로 구속되어 있는 상태 밀도를 갖고 있어 레이저 응용시 낮은 문턱 전류 밀도, 높은 이득, 높은 열적 안정성이 기대되고 있지만 양자점의 운반자 수집과 열적 안정성의 한계가 여전히 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 방법이 연구되고 있으며, 그 중 단층 양자점에 비해 운반자 수집과 열적 안정성이 뛰어난 양자우물과 양자점이 결합된 구조에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그러나 기존의 연구들은 GaAs 기판을 이용한 연구가 주를 이룬 반면 Si 기판을 이용한 연구는 아직 미흡한 상태이다. Si 기판은 GaAs 기판에 비해 값이 싸고, 여러 분야에 응용이 가능하며 대량생산이 가능하다는 이점을 가지고 있어 초고속, 초고효율 반도체 광전자 소자의 제작을 가능케 할 것으로 기대된다. 더욱이 II-VI 족화합물 반도체는 가시광 영역의 넓은 에너지 밴드갭과 큰 엑시톤 결합 에너지를 가지고 있어 광전소자 분야에 응용이 가능한 큰 장점을 가지고 있으므로 Si 기판과 II-VI 족 화합물 반도체 양자점의 이점을 접목시킨 연구는 향후 광전소자 분야에서 효율 향상에 대안을 제시할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 분자 선속 에피 성장법(MBE)과 원자 층 교대 성장법(ALE)으로 차원이 다른 CdTe/ZnTe 양자우물과 양자점을 ZnTe 장벽층의 두께를 5 ~ 30 nm 까지 변화하면서 성장후 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스 측정 결과 장벽층 두께가 작아질수록 양자우물의 광 루미네센스의 세기가 감소하면서 양자점의 세기가 증가하는 것을 관찰 할 수 있었는데, 이는 장벽층 두께가 작아질수록 양자우물의 운반자들이 양자점으로 이동되는 양이 많아지기 때문이다. 그리고 온도 의존 광 루미네센스 측정 결과 양자우물과 결합된 양자점의 열적 활성화 에너지가 단층 양자점의 열적 활성화 에너지보다 커지는 것을 관찰하였다. 또한 시분해 광 루미네센스 측정 결과 양자우물과 결합된 양자점의 소멸 시간이 장벽층 두께가 작아질수록 더 길게 측정 되었는데, 이는 장벽층 두께가 작아질수록 양자우물의 운반자들이 양자점으로 이동되는 양이 많아지기 때문이다. 이와 같은 결과는 양자우물과 결합된 양자점 구조가 단층 양자점의 한계인 운반자 수집과 열적 안정성을 향상 시킬 수 있는 좋은 구조임을 제시하고 있다.
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