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Sinχ와 SiO₂의 유전체 덮개층을 이용한 InGaAs/GaAs 자발형성 양자점의 Intermixing
이정호,박세기,현찬경,박영민,최원준,박용주,김은규,이종무,김현우 한국물리학회 2002 새물리 Vol.44 No.6
Intermixing effects of InGaAs SAQDs (self-assembled quantum dots) grown by using APMOCVD (atmospheric metal organic chemical vapor deposition) and covered with SiO$_2$ and SiN$_x$-SiO$_2$ dielectric capping layers were investigated. The intermixing of SAQDs was isothermally performed at 700$^\circ$C by varying the annealing time under a N$_2$-gas ambient. The PL measurement confirmed that, after thermal annealing, the emission energy of the SAQDs was blue-shifted by 190 meV, the full width at half maximum was narrowed from 76 meV to 47 meV and the PL intensity was increased. Compared to SiO$_2$ single capping layer the SiN$_x$-SiO$_2$ double capping layer was found to induce a bigger PL intensity and a better confinement after quantum--dot intermixing. 상압 금속 유기 화학 증착법(APMOCVD: atmospheric metal organic chemical vapor deposition)을 사용하여 GaAs 기판 위에 자발형성 InGaAs 양자점을 성장한 후, SiN$_x$와 SiO$_2$의 유전체 덮개층을 이용하여 양자점에 대한 intermixing 효과를 연구하였다. 양자점의 intermixing은 N$_2$ 분위기에서 700 $^\circ$C로 열처리 온도를 고정하고 시간의 변화를 주어 수행하였다. PL(photoluminescence)측정을 통하여 자발형성 InGaAs 양자점을 intermixing 시킨 결과 열처리 시간의 증가에 따라 양자점의 발광 에너지가 190 meV까지 청색편이되고, 반치폭은 76 meV에서 47 meV까지 감소하며 세기는 증가함을 확인하였다. 특히 SiN$_x$-SiO$_2$ 유전체 덮개층을 사용하는 경우 SiO$_2$층을 사용하는 경우에 비해 PL의 세기는 2배 이상 크며 carrier 구속효과는 크게 감소시키지 않는 것으로 나타났다.
김은규,이창효,김채옥,홍진표,현찬경,박용주 漢陽大學校 自然科學硏究所 2003 自然科學論文集 Vol.22 No.-
본 연구에서는 단전자 소자를 제조하는데 활용될 수 있도록 자발형성된 InGaAs/GaAs, InAs/GaAs 양자점의 선택성장기법에 대해 조사하였다. 먼저 분자선 에피탁시를 이용하여 GaAs 기판위에 InAs/GaAs 변형된 초격자 버퍼층을 성장시킨 후 InGaAs 양자점을 형성시켰으며, 형성된 양자점의 성장이 규칙적으로 나열 되는 메카니즘을 연구하였다. InAs/GaAs초격자는 InGaAs버퍼층에 비해 성장된 결정의 균일성이 좋음에도 In비율 조절이 용이하기 때문에 양자점을 제어하는데 좋은 버퍼층이라 하겠다. 또한 원자력간 현미경의 탐침을 이용한 직접 기록방식을 이용하여 기판 상에 패턴을 형성한 후 자발형성 양자점을 성장하여 위치의 배열화가 가능하도록 하였다. AFM 피에조 스캐너에 인가되는 전압 및 속도 조절을 통해 패턴의 폭과 깊이조절이 가능하였고 후 성장을 통하여 양자점이 패턴에 우선적으로 성장되는 것을 확인하였다. 이 같은 자발형성 양자점의 선택성장 기술은 신기능 나노소자제조를 위하여 응용될 수 있다. 이러한 정렬된 양자점은 단일전자소자등에 응용이 가능할 것이다. We have investigated selective growth method of InGaAs/GaAs, InAs/GaAs self assembled quantum dots for the application on single electron tunneling transistor. The first method uses molecular beam epitaxy to grow modified InAs/GaAs superlattice buffer layer on GaAs substrate. InAs/GaAs superlattice has a better crystalline uniformity than InGaAs buffer layer and has a better controllability of In Content which is suitable for the control of quantum dot growth. In another approach, we used the probe of the atomic force microscopy to directly pattern semiconductor surface allowing the position control in the subsequent quantum dot growth. The modulation voltage applied to the piezo scanner and the patterning speed was changed to obtain the controllability of the width and depth of the fabricated pattern. After quantum dot regrowth, we observed that the quantum dots were selectively grown on the pattern. These novel methods for self-assembled quantum dot selective growth can be applied to new functional nano-scaled devices. These well-aligned quantum dots could be applied for applications such as single electron tunneling devices.