고품질의 Zn_1-xMn_xSe 자성반도체 박막의 성장과 결정질 및 Raman 특성에 관한 연구 = Growth of Zn_1-xMn_xSe Diluted Magnetic Semiconductor Thin Films and Investigation of Their Crystalline Quality and Raman Characteristics
본 연구에서는 자기장센서, 광모듈레이터, 태양전지 등의 다양한 응용범위를 갖는 Zn_1-xMnxSe 자성반도체 박막을 열벽성장장치 (hot wall epitaxy)에 의해서 GaAs 기관에 성장하고 결정질과 Raman 특성에 관하여 최초로 연구하였다. ZnMnSe 에피막의 Mn 조성은 최대 9.40%까지 얻을 수 있었으며, GaAs 기판과 동일한 (100) 배향성과 zine-blende 구조를 가졌다. Mn이 ZnSe에 고용되는 효율은 기관온도가 380℃일때 가장 높았다. Mn 조성 증가에 따라 이중결정 x-선 회절장치로 측정한 에피막의 (400) 피크의 반치폭이 증가해서, Mn 조성이 증가하면 에피막의 결정질이 저하됨을 알 수 있었다. Raman 산란 실험 결과 Mn 조성이 증가할 경우 에피막의 LO phonon 피크의 강도는 감소하고 반치폭은 증가했으며, 피크의 위치가 고주파수 쪽으로 shift해서 에피막에 스트레인이 존재함을 확인할 수 있었다.
더보기In this study, Zn_1-xMnxSe diluted magnetic semiconductors that could be used for the fabrication of magneticfield sensors, light modulators, and solar cells were epitaxially grown by hot wall epitaxy, and for the first time, their crystalline quality and Raman characteristics were systematically examined. The maximum Mn concentration of the ZnMnSe epilayer was 9.4%. The crystallographic orientation and the structure of the ZnMnSe epilayer were the (100) orientation and the zinc-blende structure, respectively, identical to those of the GaAs substrate. The incorporation efficiency of Mn into ZnSe was the highest when the substrate temperature was 380℃. The X-ray linewidth of the (400) peak of the epilayer increased with increasing. Mn concentration, demonstrating that the crystal quality deteriorated with increasing Mn. From the Raman scattering experiments, the intensity of the LO phonon peak of the epilayer decreased and the linewidth increased with increasing Mn concentration. Also, the peak position of the LO phonon shifted towards higher frequency with increasing Mn concentration. Also, the peak position of the LO phonon shifted towards higher frequency with increasing Mn concentration, illustrating that a strain was present in the epilayer.
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