준원자층 적층 방법으로 형성된 2형 양자점의 광 발광 특성 연구 = Photoluminescence Study of Type-II Submonolayer Quantum Dots

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We have studied the optical properties of InAs/GaAsSb submonolayer quantum dots (SML-QDs) through excitation intensity (Iex) and temperature dependent photoluminescence (PL) experiments.
The SML-QDs with type-I (T-1) and type-II (T-2) band structures were grown using a GaAsSb spacer with a Sb composition of 0% and 15.8%. At 13 K, the PL signals from the T-1 and the T-2 samples were observed at 1.42 eV and 1.37 eV, respectively, when the Iex was 8.7 mW/cm2. The PL signal of the T-1 sample is due to the recombination of electrons and holes in the InAs SML-QDs.
The PL signal of the T-2 sample is due to the recombination of electrons (in the GaAs electron band) and holes (in the GaAsSb spacer hole band) by type-II band alignment formed between GaAs and GaAsSb. The full widths at half maxima (FWHMs) of the T-1 and the T-2 samples were 7.09 meV and 24.6 meV, respectively, because the T-2 sample has a lower uniformity than the T-1 sample. As the excitation intensity was increased, the PL signals of the T-1 and the T-2 samples shifted to lower energy because of the quantum-confined Stark effect. As a result of these temperature-dependent PL experiments, the activation energy of the T-1 sample was found to be 30 meV.

국문 초록 (Abstract)

InAs/GaAsSb submonolayer 양자점(SML-QD)의 광학적인 특성을 여기광 세기(Iex)와 온도에 따른광발광 (Photoluminescence; PL) 실험을 통하여 연구하였다. 본 연구에 사용된 시료는 간격자인 GaAsSb 층의 Sb조성을 0%와 15.8%로 조절하여 Type-I (T-1) 과 Type-II (T-2) 밴드 구조의 SML-QD를 성장하였다. 13 K에서 Iex 가 8.3 mW/cm2 일 때 T-1과 T-2 시료의 PL신호는 각각 1.419 eV와 1.368 eV 에서 관측되었다. T-1 시료에서 관측된 전이신호는 InAs SML-QD의 전자와 정공간의 재결합에 의한것이다. T-2시료에서 관측된 PL신호는 GaAs와 GaAsSb 사이에 형성된 type-II 밴드 정렬에 의하여GaAs 전도대의 전자와 GaAsSb 간격자의 가전자대의 정공간의 재결합에 의한 것이다. 두 신호의 반값온폭 (Full-width at half maximum; FWHM)은 각각 7.09 meV와 24.6 meV 이었으며, 이는 T-2시료가T-1시료보다 균일성이 낮기 때문으로 사료된다. 여기광의 세기가 증가할수록 T-1와 T-2시료의 PL신호는낮은 에너지 쪽으로 이동하였는데, 이는 구속된 운반자에 의한 양자 구속 스타크 효과(quantum-confined Stark effect) 에 의한 것으로 사료된다. 온도 의존성 PL 실험의 결과, T-1 시료의 SML-QD의 활성화에너지는 30 meV이었다.

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