1. 분석자 서문 GaN, InN, AlN각각과 이들 사이의 이원, 삼원의 혼합물들은 다른 물질들이 구현하기 어려운 청색, 녹색, 자외선 영역 스펙트럼의 광방출 소자, 디텍터, 그리고 고온/고출력 특성을 갖는 radio 주파수 전자 소자 (electronic device)에 이용됨으로써 그 중요성이 부각되어 활발한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이들 소자의 특성을 향상 시키기 위해서는 점 결함 (point defects)을 비롯한 dislocation등의 확장된 결함 (ex
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1. 분석자 서문 GaN, InN, AlN각각과 이들 사이의 이원, 삼원의 혼합물들은 다른 물질들이 구현하기 어려운 청색, 녹색, 자외선 영역 스펙트럼의 광방출 소자, 디텍터, 그리고 고온/고출력 특성을 갖는 radio 주파수 전자 소자 (electronic device)에 이용됨으로써 그 중요성이 부각되어 활발한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이들 소자의 특성을 향상 시키기 위해서는 점 결함 (point defects)을 비롯한 dislocation등의 확장된 결함 (extended defects)에 대한 이해가 뒷받침 되어야 한다. 왜냐하면, 점 결함 및 이와 다른 결함 등이 결합된 결함 복합체는 광 또는 전자 소자에서 dark 전류, noise를 발생시키고, 반응도 (responsity)을 저해하거나, 기생적 전류 (parasitic current) 경로를 만들기 때문이다. 더 나아가, 효율 감소, 평균 수명 단축의 원인이 되며, threshold 전류를 증가 등, 소자의 불안 요소를 생성하기 때문이다. 반도체에서 점 결함과 관련한 광학적, 전기적 신호를 검출하는 방법으로 발광 (luminescence) 은, 특히, 광대역 밴드 갭 소자 분석의 강력한 방법으로 이용되고 있다. 그러나, 현재 GaN를 기본 구조로 하는 발광 소자나 전자소자에서, 소자 특성을 점 결함과 대응하여 이해하는 것은 아직도 풀어야 하는 숙제로 남아있다. Native 결함, 불순물 그리고 native 결함과 결합한 원자 정도 크기의 결함들이 전형적으로 점 결함으로 정의된다. 일반적으로 결정은 점 결함 외에 확장된 결함도 포함하지만, 이러한 확장된 결함은 광 소자에서 발광 특성에 직접적인 영향은 주지 않는다. 다만, 여러 개의 점 결함을 한 곳에 집결하거나, 캐리어 (carrier)를 trap 하여 광학적, 전기적 특성에 영향을 준다. 표1과 그림 1은 본 논문에서 자세히 논의하려고 하는 점 결함들의 저온에서 전이 종류와 에너지 준위를 보여준다. 그림 1에 표현된 에너지 준위들은 실험적으로 가장 빈도가 높게 나타나는 실험 값을 명시하였고, 화살표로 표현되는 전이들은 zero phonon line(ZPL)을 나타낸다. 이 논문은, II 장에서 GaN에서의 중요한 점 결함들의 생성 확률과 에너지 준위를 first principle 계산법으로부터 얻어진 이론적 예측을 리뷰한다. III장에서는 GaN의 발광 특성 분석 방법을 설명하였다. IV 와 V장에서는 비의도적, 의도적으로 도핑 된 GaN의 주요한 발광 밴드의 특성에 대해 기술하고, VI장에서는 metastable 상태인 큐빅 GaN 에서의 발광 현상을 간단히 리뷰한다. VII과 VIII 장은 점 결함에 결합된 엑시톤과 연관된 near-band-edge 발광과, 전형적인 엑시톤 스펙트럼과 차이를 보이는 비통상 발광 스펙트럼을 설명하고 있다. 마지막으로 IX 장에서는 불안정한 발광 스펙트럼을 소개함으로써 GaN에 관련된 결함에 의한 광학적 특성의 포괄적 리뷰를 마무리 한다. 본문은 원문을 간단히 요약한 것이므로 자세한 내용은 원문을 참고하기 바란다.
2. 목차 I. 서론 II. GaN에서 점 결함 형성과 에너지 준위 II.A 이론적 접근 II.B native 점 결함 II.C 불순물 II.D 결함 복합체 II.E. 점 결함 형성에서 전위의 역할 III. 발광특성 III.A steady state 발광 III.B Time-resolved 발광 III.C deep level 결함의 진동 성질 III.D 광 여기 발광 스펙트럼 IV. 도핑하지 않은 GaN의 점 결함과 관계있는 발광 특성 IV.A 황색 발광 밴드 IV.B 순수한 GaN에서 황색, 녹색 발광 IV.C 자외선 (shallow donor) 밴드 IV.D 청색 발광 밴드 IV.E. 적색 발광 밴드 IV.F. MBE로 성장한 Ga-rich GaN의 적색, 청색 발광 밴드 V.의도적으로 주입한 불순물과 Native결함들 V.A Zn 도핑한 GaN의 발광 특성 V.B Mg 도핑한 GaN의 발광 특성 VI.큐빅 GaN 에서 결함과 관련한 발광 특성 VI.A 도핑하지 않은 GaN VI.B 도핑한 GaN VII. 점 결함에 구속된 엑시톤들 VII.A 자유 엑시톤들 VII.B 구속 엑시톤들 VIII. GaN 에서 비통상 발광 스펙트럼 IX. 결함에 기인한 불안정한 발광 현상 IX.A 불안정한 발광 밴드 IX.B 발광 현상에서 표면 에너지 준위의 현시 X. 결론
3. 원문정보 Michael A. Reshchikova,Luminescence properties of defects in GaN,JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,2005.
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