격자변형 및 완화된 Si(1-x)Ge(x) 합금에 대한 분광타원해석적 연구 = Spectroscopic Ellipsometry Study on Strained and Relaxed Si(1-x)Ge(x) Alloys

국문 초록 (Abstract)

Si(00l) 기관위에 에피성정된 격자변형 및 격자완화된 Si(1-x)Ge(x) (0.07 ≤ x ≤ 0.23) 합금에 대한 유효 유진함수들이 분광타원해석법을 이용하여 상온에서 2 ~ 5.3 eV 에너지 영역에서 측정되었다. 격자완화된 Si(l-x)Ge(x)의 경우 3.4 eV 근처에서 나타나는 Eo, El 및 El+△1 밴드간 전이에 의한 진이구조는 Ge 성분비가 증가함에 따라 점차 지에너지 쪽으로 이동하고 4.2 eV 근처에 나타나는 E2 밴드간 진이에 의한 전이구조는 거의 변화하지 않는 것이 발견되었디. 격자변형된 Si(1-x)Ge(x)의 경우 3.4 eV 근처에서 나타나는 전이구조의 지에너지 이동이 격자완화된 경우와 비교하여 적은 것으로 판명되었다. 시료들의 유효유전함수들에 대한 2차 미분 결과들에 대한 line-shape analysis틀 수행하여 Eo``, E1 및 E1+△l 전이구조들의 에너지 이동을 조사하였다. 조사 결과 Eo` 전이구조의 저에너지 이동이 El 및 El+△l 전이구조의 이동에 비하여 큰 것으로 나타났고 이동비율은 격자변형된 시료들에서 큰 것으로 나타났다. 또한 격자 변형된 합금에서의 전이구조들의 에너지가 격자완화된 합금에서와 비교하여 고에너지 쪽으로 이동하였다. 이와 같은 격자변형된 합금에서의 에너지 이동은 deformation potential 이론에 의한 예측 결과와 일치하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Pseudodielectric functions of strained and relaxed Si(1-x)Ge(x) (0.07 ≤ x ≤ 0.23) alloys grown epitaxially on Si(00l) substrates have been, measured ellipsometrically at room temperature in the 2 ~ 5.3 eV photon energy region. For the relaxed Si(1-x)Ge(x) alloys, the structure at about 3.4 eV due to the E0, E1, and E1+△1 interband transitions is found to shift gradually to lower energies as the Ge composition increases while the 4.2eV structure due to the E2 interband transitions remains at about the same energy. On the other hand, for the strained alloys, the rate of the low-energy shift of the 3.4-eV structure for increasing Ge composition is found to be smaller than that for the relaxed alloys. A line-shape analysis on the numerical second derivative spectra of the pseudodielectric functions have been performed and the critical-point energies of the Eo`, E1, and E1+△1 transition edges for the strained and relaxed samples are obtained. Results of the line-shape analysis indicate that the rate of decrease of the E0 energy for increasing Ge composition is bigger than those of the E1 and E1+△1 energies for both the relaxed and strained samples with the difference being bigger for the strained samples. Also, the E0, E1 and E1+△1 transition edges for the strained alloys shift to higher energies compared to those for the relaxed alloys. Such strain-induced shifts in the transition energies agree with the changes in the electronic band structure of Si(1-x)Ge(x) alloys predicted by the deformation potential theory.