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제안 방법
- (1) CBD 방법으로 ZnSe 박막을 성장하여 450 ℃ 로 열 처리한 시료는 X-선 회절 무늬로부터 외삽법으로구한 격자상수 가 5.6687 A 인 zinc blend 임을 알았다.
- CBD 방법으로 ZnSe 박막을 성장하여 특성이 가장 좋은 450 ℃로 열처리한 시료의 기본 물성과 광 전기적 특성을 연구한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 CBD 방법으로 ZnSe 박막을 제작하여 XRD(X-ray diffraction)을 측정하여 결정구조 및 격자상수를 구하였으며, EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer)를 이옹하여 성분 및 조성비를 확인하였다. Van der Pauw 방법으로 Hall 효과를 측정하여 운반자 농도(carrier density)와 이동도 (mobility)의 온도 의존성을 연구하였다, 또한 온도 의존성에 의한 광전류 스펙트럼을 측정하여 가전 자대의 결정장 상호작용(crystal field interaction)과 스핀~궤도 상호작용(spin-orbit coupling)에 의한 갈라짐 (splitting), Δcr과 Δso를 알아보고, 또한 광발광 (photoluminescence)을 측정하여 에너지 띠 간격 내에 형성된 결함의 에너지 준위에 대한 분석을 하여, 광전 센서로서 가능성을 알아보았다.
- 동안 열처리한 시료의 투과 곡선을 그림 5에 보였다. 각 온도마다 수직선과 파장축과의 교점을 투과 단으로 보았다. 온도 변화에 따른 투과단의 위치를 광전류 봉우리의 위치와 비교하기 위해 표 1에 이 투과단은 광학적 흡수단과 같아 가전 자대Γ8에서 전도대Γ6로 들뜬전자에 기인한다고 고찰된다.
- 광전류 측정 셀을 cryostat의 cold finger에 고정하고 DC 전원을 연결하여 단색광을 셀에 조사하면서 나오는 광전류를 lock-in-amplifier(Ithaco, 39LA)로 증폭하고 X-Y recorder(MFE, 815M)로 기록하였다. 이때 사용한 회절격자(Jarrell Ash, 82 - 000, f : 0.
- CBD 방법으로 ZnSe 박막을 성장하였다. 박막 성장 시 사용한 수용액은 Zn(CH3COO)2 1M 수용액, Na2SeSO3 1M 수용액, NH4OH와 증류수를 각각 l:l:4:5(30cc:30cc:120cc:150cc)의 비율로 잘 세척된 비이커에 넣고 교반기(Corning, PC-101)로 충분히 교반시켜 만들었다. Slide glass (Coming, 2948)를 (K2Cr2O7+H2SO4) 용액속에 24시간 동안 담그고 중성세제와 증류수로 세척하여 혼합 수용액이 든 비이커에 수평으로 넣고 중탕기속에서 23℃로 24시간 유지하면 ZnSe 다결정 박막이 성장되는데 화학 반응식은 다음과 같다.
- 조사하였다. 발광된 빛을 렌즈로 집속하여 chopping 하고 monochromator 로 분광하였고 분광된 빛을 PM tube(RCA, C3 - 1034)로 받아 lock-in-amplifier로 증폭하여 X-Y recorder 로 기록하였다. 이때 cryogenic helium refrigerator(AP, CSA-202B) 로 cryostat (AP, DE-2025)의 온도를 상온에서 저온으로 내리면서 측정하였다.
- 이 방법 가운데 용액 증착법인 chemical bath deposition(CBD) 방법은 제조 공정이 간단하고 넓은 면적으로 제작이 용이하고, 화학당량적 조성을 만족하며 재현성이 높다는 잇점이 있다. 본 연구에서는 CBD 방법으로 ZnSe 박막을 제작하여 XRD(X-ray diffraction)을 측정하여 결정구조 및 격자상수를 구하였으며, EDS (Energy Dispersive X-ray Spectrometer)를 이옹하여 성분 및 조성비를 확인하였다. Van der Pauw 방법으로 Hall 효과를 측정하여 운반자 농도(carrier density)와 이동도 (mobility)의 온도 의존성을 연구하였다, 또한 온도 의존성에 의한 광전류 스펙트럼을 측정하여 가전 자대의 결정장 상호작용(crystal field interaction)과 스핀~궤도 상호작용(spin-orbit coupling)에 의한 갈라짐 (splitting), Δcr과 Δso를 알아보고, 또한 광발광 (photoluminescence)을 측정하여 에너지 띠 간격 내에 형성된 결함의 에너지 준위에 대한 분석을 하여, 광전 센서로서 가능성을 알아보았다.
- 성장된 ZnSe 박막을 cryostat 내부에 있는 cold finger에 고정, 진공으로 배기하고 He-Cd 레이저 (Nippon, 325nm, 50mW) 의 빛을 셀에 조사하였다. 발광된 빛을 렌즈로 집속하여 chopping 하고 monochromator 로 분광하였고 분광된 빛을 PM tube(RCA, C3 - 1034)로 받아 lock-in-amplifier로 증폭하여 X-Y recorder 로 기록하였다.
- 발광된 빛을 렌즈로 집속하여 chopping 하고 monochromator 로 분광하였고 분광된 빛을 PM tube(RCA, C3 - 1034)로 받아 lock-in-amplifier로 증폭하여 X-Y recorder 로 기록하였다. 이때 cryogenic helium refrigerator(AP, CSA-202B) 로 cryostat (AP, DE-2025)의 온도를 상온에서 저온으로 내리면서 측정하였다.
- 이렇게 성장한 박막을 재결정화하기 위하여 아르곤 분위기에서 350℃에서 50℃ 간격으로 500℃까지 60분간 열처리하였다. Weighting 방법으로 측정한 열 처리 전의 박막의 두께는 2.
대상 데이터
- 광전류 측정 셀을 cryostat의 cold finger에 고정하고 DC 전원을 연결하여 단색광을 셀에 조사하면서 나오는 광전류를 lock-in-amplifier(Ithaco, 39LA)로 증폭하고 X-Y recorder(MFE, 815M)로 기록하였다. 이때 사용한 회절격자(Jarrell Ash, 82 - 000, f : 0.5m series용)는 1180 grooves/nm (λ: 190nm ~ 910m)를 사용하였다.
이론/모형
- CBD 방법으로 ZnSe 박막을 성장하였다. 박막 성장 시 사용한 수용액은 Zn(CH3COO)2 1M 수용액, Na2SeSO3 1M 수용액, NH4OH와 증류수를 각각 l:l:4:5(30cc:30cc:120cc:150cc)의 비율로 잘 세척된 비이커에 넣고 교반기(Corning, PC-101)로 충분히 교반시켜 만들었다.
- CBD 방법으로 성장하여 450℃로 열처리한 시료를 van der Pauw 방법으로 293 K에서 10 K까지 Hall 효과를 측정한 Hall 데이터의 이동도 μ값은 그림 3과 같다. 그림 3에서 이동도는 Fujita[13]등의 결과와 같이 이동도는 10K에서 150K까지는 불순물 산란에 기인하고 있으며, 150 K에서 293K까지는 격자 산란에 따라 감소하였다.
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