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Hot Wall Epitaxy 법에 의한 CdIn_2S_4 단결정 박막의 성장과 광전류 특성 = Growth and Photocurrent Properties of CdIn_2S_4/GaAs Single Crystal Thin Film by Hot Wall Epitaxy
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학술지명
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발행연도
2002
작성언어
Korean
주제어
KDC
569
등재정보
KCI등재후보
자료형태
학술저널
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수록면
309-318(10쪽)
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수평 전기로에서 Cdln_2S_4 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 Cdln_2S_4 단결정 박막을 반절연성 GaAs (100)기판에 성장시켰다. Cdln_2S_4 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 630 ℃, 기판의 온도 420 ℃ 였고 성장 속도는 0.5 ㎛/hr였다. Cdln_2S_4 단결정 박막의 결정성의 조사에서 10 K에서 광발광(photoluminescence) 스펙트럼이 463.9 nm (2.6726eV)에서 exciton emission 스펙트럼이 가장 강하게 나타났으며, 또한 이중 결정 X-선 요동 곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 127 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. Hall효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 9.01 × 10 exp (16) /cm^3, 219 cm^2/V·s였다. Cdln_2S_4 /Sl(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap E_g(T)는 Varshni 공식에 따라 계산한 결과 2.7116eV - (7.74x10 exp (-4)eV/K)T^2/(T+434K)이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting Δcr값이 0.1291 eV이며 spin-orbit Δso값은 0.0248 eV임을 확인하였다. 10K일 때 광전류 봉우리들은 n = 1일때 A_1-B_1-와 C_l-exciton 봉우리임을 알았다.
A stoichiometric mixture of evaporating materials for Cdln_2S_4 single crystal thin films was prepared from horizontal electric furnace. To obtain the single crystal thin films, Cdln_2S_4 mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE)system. The source and substrate temperatures were 630℃ and 420℃, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction (DCXD). The carrier density and mobility of Cdln_2S_4 single crystal thin films measured with Hall effect by van der Pauw method are 9.01×10 exp (l6) cm^-3 and 219 cm^2/V·s at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the Cdln_2S_4 obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, E_g(T) = 2.7116 eV - (7.74× 10 exp (-4)eV)T^2/(T+ 434). The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the Cdln_2S_4 have been estimated to be 0.1291 eV and 0.0248 eV, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that the splitting of the Δso definitely exists in the Γ_5 states of the valence band of the AgInS_2/GaAs epilayer. The three photocurrent peaks observed at 10K areascribed to the A_l-, B_l-, and Cl-exciton peaks for n = 1.
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