Electroreflectance and photoluminescence study on ZnO nanostructures
- 발행기관 서강대학교 물리학과대학원
- 지도교수 정현식
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 박사
- 학과 일반대학원 물리학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045925
- 본문언어 영어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
ZnO는 밴드갭 에너지가 3.37 eV로 크며 엑시톤 결합에너지가 60 meV로 ZnSe(22 meV)와 GaN(25 meV)같은 다른 반도체보다 매우 크다. 또한 밴드갭 에너지가 큰 ZnSe, GaN, SiC와 같은 반도체에 비해서 화학적, 열적 안정성이 크며 낮은 온도에서 성장이 가능하다는 장점이 있다. ZnO는 자외선 영역에서의 밴드갭 에너지를 가지기 때문에 자외선 영역의 광소자, 광도파관, 투명 전도박막에 이용되고 있다. 1차원 ZnO 나노막대는 양자제한 효과로 인해서 관심이 증대되고 있으며 ZnO microresonator는 whispering-gallery-mode에 의한 자외선 영역에서의 레이징 때문에 많이 연구되고 있다. 분광학은 빛을 물질에 조사시켜서 빛과 물질의 상호작용을 이용하여 물질의 특성을 연구하는 학문이다. 빛이 반도체에 입사되면, 반사, 투과, 산란 또는 재방출되는데 이때 나오는 빛을 측정 및 분석하여 반도체의 특성에 관한 정보를 얻게 된다. 여기서는 전기변조분광법, 발광, 라만산란과 같은 분광학적 방법을 이용하여 ZnO박막과 나노 및 마이크로 구조체의 광학적 특성에 대해서 연구하였다. 전기변조분광법과 발광을 이용하여서 Zn1-xMgxO박막의 밴드갭 에너지의 변화와 ZnO/ZnMgO 나노구조체의 양자우물 폭의 변화에 의한 전이에너지의 변화에 대해서 연구하였다. 또한, 미세발광과 미세라만 산란을 이용하여서 단일 ZnO 마이크로막대와 마이크로디스크에서의 광학적 특성에 대해서 연구하였다.
more초록/요약
ZnO is a wide band gap (3.37 eV) semiconductor with a large exciton binding energy of 60 meV, which is substantially larger than ZnSe (22 meV) or GaN (25 meV). Compared with other wide band gap semiconductors (ZnSe, GaN, SiC, etc.), ZnO has properties such as higher chemical and thermal stability, higher radiation hardness, and lower growth temperature. ZnO thin films and particles have been extensively used for blue optoelectronic applications, surface acoustic wave devices, optical waveguides, and transparent conductive thin films. One-dimensional semiconductor nanowires and nanorods have attracted incrasing attention due to their physical properties arising from quantum confinement (such as electronic quantum transport and enhanced radiative recombination of carriers). Hexagonally shaped whispering-gallery microresonators made of ZnO have attracted interest and exhibited lasing action. The importance of such hexagonal cavities is going to grow since the bandgap energies of ZnO and GaN are in the UV range. Lasers using WGMs are attractive because their intrinsically high Q factor may compensate for the low gain, reduce the threshold current, and help achieve room temperature operation. Spectroscopy is the study of the properties of materials through the analysis of interaction with light. When light is incident on a semiconductor, it is reflected, transmitted, scattered, or re-emitted. Information on the properties can be obtained by analyzing the light that comes out of the semiconductor. The optical properties of ZnO and ZnO nano- and micro-structures are studied with ER, PL, and Raman scattering. First, using electroreflectance and photoluminescence, the Mg concentration dependence of the bandgap energies in Zn1-xMgxO thin films and the well-width dependence of the transition energies in ZnO/ZnMgO nano-structures are studied. Next, the optical properties of a single ZnO microrod and a single microdisk are studied with micro-PL and Raman.
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