초록 ▼

o 자발형성 기술을 이용한 단층/다층 (InGa)As 및 (InGa)N 양자점 (QD) 구조 제어 기술 개발
o 성장온도, 성장률, flux ratio 등의 성장조건 변화를 통한 QD 크기, 밀도 및 균일도 제어 기술 및 GaAs 격리층 두께 변화를 통한 filling factor 향상을 위한 QD 적층 기술을 개발
o RHEED pattern을 이용한 실공간-실시간 QD 제어 기술을 개발 및 활용
o Plasma-N₂ 및 (TMP+RP) 추가 보조펌프를 설치하여 Nitride MBE 성장장비를 완성함.
o R

o 자발형성 기술을 이용한 단층/다층 (InGa)As 및 (InGa)N 양자점 (QD) 구조 제어 기술 개발
o 성장온도, 성장률, flux ratio 등의 성장조건 변화를 통한 QD 크기, 밀도 및 균일도 제어 기술 및 GaAs 격리층 두께 변화를 통한 filling factor 향상을 위한 QD 적층 기술을 개발
o RHEED pattern을 이용한 실공간-실시간 QD 제어 기술을 개발 및 활용
o Plasma-N₂ 및 (TMP+RP) 추가 보조펌프를 설치하여 Nitride MBE 성장장비를 완성함.
o RHEED, AFM, HR-TEM, TC-XRD, ${\mu}$-PL, N-SOM 등 나노분석 기술을 이용한 QD 특성평가
o (InGa)As 단층 양자점 (SeD) 제작 및 특성 분석
${\cdot}$성장조건 변화를 통한 InAs QD 제작 및 AFM/TEM을 통한 QD 특성 분석.
${\cdot}$Ternary $In_{1-x}Ga_{x}$ ALE 성장법 개발 및 다양한 IngaAs QD 제작 기술 개발.
${\cdot}$특정 성장조건에서 bimodal size 분포의 QD 형성을 관측함.
${\cdot}$NSOM을 이용하여 단일 QD에서의 발광을 직접 측정하는데 성공함.
o (InGa)N 단층 양자점 (SQD) 제작 및 특성 분석
${\cdot}$($In_{x}Ga_{1-x}$)N QD의 조성 및 두께 변화에 따른 성장조건 최적화 기반기술 확보.o (InGa)As 다층 양자점 (MQD) 적층 및 특성 분석
${\cdot}$InAs QD를 5-P와 10-P 적층 기술 확립 및 단면 TEM을 통한 QD 특성 분석.
${\cdot}$GaAs 격리층 두께 변화를 통한 정렬/비정렬 MQD의 적층분포 제어 기술 확립.
${\cdot}$10-P의 정렬 InAs-MQD 제작 및 단면 TEM 분석을 통한 QD 특성 평가.
${\cdot}$XRD-RSM 측정기술 개발 (국내 처음) 및 InAs QD 분석
o (InGa)N 다층 양자점 (MQD) 형성 및 특성 분석
${\cdot}$InGaN/GaN (x=0.15) MQW를 이용한 상분리에 의한 QD 형성 기구 및 PL 및 XRD 분석을 통한 QD-like W 상 관측 및 분석
o InGaN 단층 양자점 (SQD)의 여기출력과 온도 의존성 측정 및 분석
${\cdot}$InGaN (x=0.2) QD의 레이저 여기출력 의존성과 온도 의존성 측정을 통한 PL 에너지의 근원 규명
${\cdot}$성장조건 최적화를 위한 GaN 박막 성장 재시도 및 SEM/AFM 분석을 통한 형성 mechanism 분석
o InAs 단층 양자점 (SQD)의 파장변조 및 특성 분석 기술
${\cdot}$불완전한 GaAs coverage 변화에 따른 PL 발광 에너지의 단파장/장파장 변위 관측 및 계면현상 분석
o InAs 단층 양자점 (DQD)의 파장변조 및 특성 분석 기술
${\cdot}$성장온도 변화에 따른 InAs DQD size/mode 제어 및 PL/AFM 평가에 의한 파장변조 기구 분석
o InGaAs 양자점 사슬 (QDC)의 파장변조 및 특성 분석 기술
${\cdot}$InGaAs coverage 변화에 따른 양자점 사슬 (QBC) 구조 형성 및 파장변조 및 정렬 기구 분석
${\cdot}$PL 발광 에너지의 특이 온도의존성 관측 및 분석

Abstract ▼

The final goal of this project is establishment of the device-grade optimum technique through the development of fabrication/control, modulation, and evaluation techniques for QDs. The fabrication/control techniques for single-/multi-layered (InGa)As and (InGa)N QD structures were developed during

The final goal of this project is establishment of the device-grade optimum technique through the development of fabrication/control, modulation, and evaluation techniques for QDs. The fabrication/control techniques for single-/multi-layered (InGa)As and (InGa)N QD structures were developed during the 1st-phase period. In the 1st and 2nd years of the 1st phase, the control/fabrication technology on single-layered QD (SQD) structures and multi-layered QD (MQD) structures based on the (InGa)As and (InGa)N materials were established by the variation or growth parameters, such as growth temperature, growth rate, flux ration, so on. The techniques for size, density, and uniformity control and the QD stacking technique for filling-factor enhancement were also performed through variation of thickness of GaAs spacer layers. In the 1st year of the 2nd phase, the growth temperature dependence of InAs QD and the dependences of GaAs overlayer and InGaAs coverage were investigated for modulation of emission wavelength, and detail analysis was carried out for InGaN-QD structure. The nanostructure evaluation techniques such as RHEED, AEM HR-TEM TC-XRD, μ-PL, NSOM with high resolution were used in the analysis of QDs. The in-situ real-time QD monitoring technique using RHEED pattern developed in this laboratory during the period was contributed to grade up the QD fabrication/control technique to the worldwide level. The major activities performed in the 1st phase of this project are as follows.
- Fabrication/control Technique on (InGa)As Single/Multi-Layered QB (SQD/MQD)
- Fabrication/control Technique on (InGa)N Single/Multi-Layered QD (SQD/MQD)
- Wavelength Modulation and Characterization of InAs Single/Double-Layered QD (SQD/DQD)
- Wavelength Modulation and Characterization of InGaAs Quantum-Dot Chain (QU)

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 보고서 초록 ...4
• 요약문 ...6
• SUMMARY ...9
• CONTENTS ...12
• 목차 ...14
• 제 1 장 연구개발 과제의 개요...16
• 제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성...16
• 제 2 절 연구개발의 범위...17
• 1. 연차 및 최종 목표...17
• 2. 주요 내용 및 범위...17
• 3. 추진 체계...19
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...20
• 제 1 절 기술개발 현황 및 분석...20
• 1. 연구개발 개요...20
• 2. 연구개발 실적 및 동향 분석...21
• 제 2 절 기대성과 및 향후 전망...24
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...26
• 제 1 절 MBE를 이용한 양자점 성장 제어 및 분석 기술...26
• 1. MBE 성장 장비 및 양자점 분석 기술...26
• 2. RHEED를 이용한 실공간-실시간 양자점 제어 기술...28
• 제 2 절 (InGa)As 계열 양자점 성장 및 제어 기술...33
• 1. 단층 양자점 (SQD) 제작 및 특성 분석...33
• 2. 다층 양자점 (MQD) 적층 및 특성 분석...39
• 제 3 절 (InGa)N 계열 양자점 성장 및 제어 기술...61
• 1. 단층 양자점 (SQD) 제작 및 특성 분석...61
• 2. 다층 양자점 (MQD) 형성 및 특성 분석...62
• 3. 여기출력 및 온도 의존성 발광 특성 분석...64
• 제 4 절 (Inca)As 계열 양자점의 파장변조 기술...74
• 1. InAs 단층 양자점 (SQD) 파장변조 및 특성 분석...74
• 2. InAs 복층 양자점 (DQD) 파장변조 및 특성 분석...75
• 3. InGaAs 양자점 사슬 (QDC) 파장변조 및 특성 분석...78
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도...95
• 제 5 장 연구개발 궐과의 활용 계획...97
• 제 6 장 참고문헌...98
• 부록...104
• A-1. 연구결과 활용 계획서...106
• A-2. 학술지 게재 연구논문 목록...112
• A-3. 학술회의 발표 연구논문 목록...115