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Trimethyl - indium 소스 고갈에 따른 InGaAsP 에피층의 특성 변화
김현수(Hyun Soo Kim),오대곤(Dae Kon Oh),편광의(Kwang Eui Pyun),최인훈(In Hoon Choi) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.4
유기금속 소스의 농도를 연속적으로 in-situ 측정이 가능한 EPISON ultrasonic monitor를 이용하여 TMIn(trimethly-indium)의 소스 고갈이 InGaAs, InGaAsP bulk 에피층과 1.55 ㎛ InGaAs/InGaAsP SMQW(strained multi-quantum well)에 미치는 영향을 조사하였다. TMIn 소스는 사용량이 80%에서 급격하게 소스 고갈 현상을 보였다. TMIn 소스는 사용량이 80%에서 급격하게 소스 고갈 현상을 보였다. TMIn 소스 고갈에 의한 에피층의 특성 변화를 조사한 결과, bulk 에피층의 경우에는 소스가 고갈 되기전에 성장한 에피층과 비교하여 DCXRD(double crystal X-ray diffractometry) spectrum에서 피크 분리가 약 300 arcsec정도 Ga-rich 방향으로 이동하였으며 relative FWHM은 약 2배 가량 증가하는 것을 보였다. SMQW 구조에서는 bulk 에피층과는 달리, PL 중심파장에서도 약 40 ㎚ 정도 단파장쪽으로 이동하였으며, 피크 분리는 약 300 arcsec정도 Ga-rich 방향으로 이동하였다. 하지만, EPISON의 closed loop 기능을 사용할 경우에는 TMIn 소스 사용량이 95%에서도 피크 분리가 ±100 arcsec이내의 재현성 있는 에피층 성장이 가능하다는 것을 알 수 있었다. We investigated the effect of TMIn (trimethly-indium) source depletion on InGaAs, InGaAsP and 1.55 ㎛ InGaAs/InGaAsP SMQW by using EPISON ultrasonic monitor for measuring the concentration of metalorganiclcarrier gas mixtures. And the problems for the growth reproducibility in MOCVD was solved by using an EPISON ultrasonic monitor with closed-loop mode under the condition of TMIn source depletion. The saturation pressure of TMIn was dramatically decreased over consumption of 80%. In the case of bulk epilayer, Up-shifting of 300 arcsec to Ga-rich direction and FWHM broadening by a factor of two in DCXRD spectrum were observed due to the TMIn source depletion. In the case of SMQW, Up-shifting of 300 arcsec to Ga-rich direction in DCXRD spectrum and blue-shift of 40 ㎚ in PL spectrum were observed due to the TMIn source depletion. However, good reproducibility(△θ<±100 arcsec) was achieved even the condition of 95% of TMIn consumption, when we used the EPISON with closed-loop mode.
InP 기판에 성장한 자발형성 InAs/InAl(Ga)As 양자점의 구조 및 광학적 특성
김진수,이진홍,홍성의,곽호상,최병석,오대곤,Kim Jin-Soo,Lee Jin-Hong,Hong Sung-Ui,Kwack Ho-Sang,Choi Byung-Seok,Oh Dae-Kon 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.2
분자선증착기 (Molecular beam epitaxy. MBE)를 이용하여 InP (001) 기판에 자발형성 (Self-assembled) InAs/InAlAs, InAs/InAlGaAs 양자점 (quantum dots, QDs)을 형성하고 구조 및 광학적 특성을 원자력간현미경(Atomic force microscopy, AFM), 투과전자현미경 (Transmission electron microscopy, TEM), 상온 포토루미네슨스 (Photoluminescence, PL) 실험을 통하여 분석하였다. AFM 측정을 통해 표면 형태를 분석한 결과 InAs 양자구조는 기저물질의 표면상태에 따라 양자대쉬, 비대칭적인 형태를 갖는 양자점, 대칭적인 형태를 갖는 양자점과 같이 다양하게 성장되었다. InAlGaAs 물질을 장벽층으로 하는 InAs 양자점의 평균크기는 폭이 대략 23 nm, 높이가 약 2 nm 이었다. 성장조건을 다양하게 변화시켜 광통신시스템에 중요한 파장중의 하나인 $1.55{\mu}m$ 발광파장을 갖는 InAs 양자점을 형성하였다. Self-assembled InAs/InAl(Ga)As quantum dots (QDs) were grown on InP substrates by a molecular-beam epiaxy, and their structural and optical properties were investigated by atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM), and room-temperature photoluminescence (PL). AFM images indicated that the InAs quantum structures showed various shapes such as quantum dashes, asymmetric and symmetric QDs mainly caused by the initial surface conditions of InAl(Ga)As with the intrinsic phase separation. For the buried InAs QDs in an InAlGaAs matrix, the average lateral size and height of QDs were 23 and 2 nm, respectively. By changing the growth conditions for the QD samples, the emission wavelength of $1.55{\mu}m$ was obtained, which is one of the wavelength windows for fiber optic communications.
Chloride VPE 법에 의한 메사 구조위에 InP 전류 차단막의 선택적 재성장
장영근(Young-Gun Jang),김현수(Hyun-Soo Kim),최훈상(Hoon-Sang Choi),오대곤(Dae-Kon Oh),최인훈(In-Hoon Choi) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.3(1)
In/PCl₃/H₂ chloride VPE법을 이용하여 높은 순도를 가지는 undoped InP 에피층을 성장하였다. InP 에피층은 630℃의 성장온도와 1.2×10^(-2)의 PCl₃/H₂ 몰비에서 최적화되었으며, photoluminescence(PL) 측정을 통하여 성장된 undoped InP 에피층의 이동자 농도는 10¹⁴㎝-³ 이하인 것을 확인하였다. 또한, 1.55 ㎛ buried-heterostructure laser diode(BH LD)의 구현을 위하여 반응성 이온시각(RIE: reactive ion-etched)에 의한 mesa 구조 위에 높은 비저항을 가지는 undoped InP을 선택적으로 재성장하였다. 재성장 온도는 620℃에서 640℃까지 변화시켰으며, 재성장 온도가 증가함에 따라 평탄한 표면을 가진 에피층이 성장되었다. 이것은 성장온도가 높을수록 {111}B 면에서 반응물질의 표면 확산계수가 증가함을 나타낸다. Undoped InP epilayers with high purity were grown by using In/PCl₃/H₂ chloride vapor phase epitaxy. It was found that the growth of InP homoepitaxial layer is optimized at the growth temperature of 630℃ and at the PCl₃ molar fraction of 1.2×10^(-2). The carrier concentration of InP epilayer was less than 10¹⁴㎝-³ from the low temperature (11K) photoluminescence measurement. Growth behavior of undoped InP current blocking layer on reactive ion-etched (RIE) mesas has been investigated for the realization of 1.55 ㎛ buried-heterostructure laser diode (BH LD), using chloride vapor phase epitaxy. On the base of InP homoepitaxy, InP current blocking layers were grown at the growth temperatures ranging from 620℃ to 640℃. Almost planar grown surfaces without edge overgrowth were achieved as the growth temperature increased. It implied that higher temperature enhanced the surface diffusion of the growth species on the {111}B planes and suppressed edge overgrowth.
Impurity - free vacancy diffusion 방법을 이용하여 압축 응력을 가진 InGaAs / InGaAsP 다중양자우물 구조의 무질서화
김현수(Hyun Soo Kim),박정우(Jeong Woo Park),오대곤(Dae Kon Oh),최인훈(In-Hoon Choi) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.2
Impurity-free vacancy diffusion 방법을 이용하여 압축 응력을 가진 InGaAs/InGaAsP 다중 양자 우물 구조에서 열처리 온도에 따른 무질서 정도를 조사하였다. InGaAs/SiO₂ cap 구조보다 InP/SiO₂ cap 구조보다 급속열처리 (rapid thermal annealing : RTA) 과정에서 더 많은 청색 천이를 나타내었다. 열처리 온도 700℃에서, InGaAs/SiO₂ cap 구조의 경우 다중양자우물의 밴드캡 파장은 1.55 ㎛대역에서 1.3 ㎛대역으로 이동하였으며, InGaAs/SiO₂ cap 구조와 InP/SiO₂ cap 구조의 밴드캡 파장차이는 195 ㎚ (123 meV)로 높은 선택성을 나다내었다. 또한, DCXRD 스펙트럼으로부터 다중양자우물 구조에서 균일한 합금형태로 완전히 무질서화 되는 것을 볼 수 있었다. We investigated the quantum well intermixing (QWI) of a compressively strained InGaAs/InGaAsP multiple quantum well (MQW) by using impurity free vacancy diffusion technique. The samples with InGaAs/SiO₂ capping layer showed a higher degree of intermixing compared to that of InP/SiO₂ capping layer after rapid thermal annealing (RTA). Band-gap shift difference as large as 123 meV (195 ㎚) was observed between samples capped with InGaAs/SiO₂ and with InP/SiO₂ layer at RTA temperature of 700℃. Using the InGaAs/ SiO₂ cap layer, the band-gap wavelength of MQW was changed by the intermixing from 1.55 ㎛ band to 1.3 ㎛ band with a wavelength shift of a 237 ㎚. The transform from MQW structure to homogenous alloy was observed above the RTA temperature of 700℃.