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GaAs(100)기판 위에 성장된 $Zn_{0.86}Mn_{0.14}Te$에피막의 띠 간격 에너지
최용대,안갑수,이광재,김성구,심석주,윤희중,유영문,김대중,정양준 한국결정성장학회 2003 한국결정성장학회지 Vol.13 No.3
본 연구에서는 두께가 0.7 $\mu \textrm{m}$인 $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te 에피막을 GaAs(100) 기판 위에 열벽 적층 성장하였다. 선택에칭용액에 의하여 GaAs 기판이 제거된 X-선 회절 패턴으로부터 $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te에피막의 결정구조는 zincblende 이었으며 격자상수는 6.140 $\AA$으로 계산되었다. 이러한 격자상수 값과 Vegard 법칙으로부터 Mn의 조성비 x=0.14임을 알았다. 성장된 에피막의 결정성은 이중결정요동 곡선의 반폭치 값이 256 arcsec인 것으로부터 양호하다는 것이 확인되었다 상온에서 10K 까지 $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te에피막의 온도에 따른 띠 간격 에너지를 측정하기 위하여 투과 스펙트럼으로부터 흡수 스펙트럼이 얻어졌다 온도가 감소할수록 흡수 스펙트럼에서 강하게 흡수가 일어나는 영역은 에너지가 큰 쪽을 향하여 이동하였고 흡쑤단 근처에서 자유 엑시톤 형성을 의미하는 흡수 피크가 생겨났다. $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te에피막의 온도에 따른 자유 엑시톤 피크 에너지로부터 OK와 300 K일 때 띠 간격 에너지는 각각 2.4947 eV와 2.330 eV로 구하여졌다. 10 K에서 기판이 제거된 $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te 에피막의 흡수 스펙트럼의 자유 엑시톤 피크 에너지는 광발광 피크 에너지보다 15.4 meV 정도 크다. 이 에너지 차이는 흡수 스펙트럼과 발광 피크 사이의 에너지 차이를 의미하는 Stokes shift를 나타낸다. In this study, $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te epilayer of 0.7 $\mu\textrm{m}$-thickness was grown on GaAs(100) substrate by using hot wallepitaxy. GaAs(100) substrate was removed from $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Teepilayer by the selective etching solution. The crystal structure and the lattice constant of only Z $n_{0.86}$ M $n_{0.14}$Te epilayer were investigated to be zincblende and 6.140 $\AA$ from X-ray diffraction pattern, respectively. Mn composition x of $Zn_{1-x}Mn_x$Te epilayer was found to be 0.14 using this lattice constant and Vegard's law. The crystal quality of the epilayer was confirmed to be very good due to 256 arcsec-full-width at half-maximum of the double crystal rocking curve. The absorption spectra from the transmission ones were obtained to measure the band gap energy of $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te epilayer from 300 K to 10 K. With the decreasing temperature,. strong absorption regions in the absorption spectra were shifted to higher energy side and the absorption peak meaning the free exciton formation appeared near the absorption edge. The band gap energy values of $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te epilayer at 0 K and 300 K were found to be almost 2.4947 eV and 2.330 eV from the temperature dependence of the free exciton peak position energy of $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te epilayer, respectively. The free exciton peak position energy of $Zn_{0.86}Mn_{0.14}$Te epilayer without GaAs substrate was larger 15.4 meV than photoluminescence peak position energy at 10 K. This energy difference between two peaks was analysed to be Stokes shift.
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