화학수송법으로 성장한 TlGaS2 단결정의 광발광 스펙트럼 특성 (Photoluminescence Spectra of TlGaS2 Single Crystals Grown by Using the Chemical Transport Reaction Method)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 65권 / 11호 / 1068 ~ 1073페이지
· 저자명 : 김창대, 진문석

초록

본 연구에서는 층상 반도체인 TlGaS2 단결정을 요오드를 수송매체로 사용한 화학수송법으로 성장시켜 이 결정에 대한 광발광 특성을 350 ~ 850 nm의 파장 영역과 6 ~ 300 K의 온도 영역에서 조사하였다. 6 K의 광발광 스펙트럼에서 491 nm (2.53 eV, A-밴드), 507 nm (2.45 eV, B-밴드), 580 nm (2.14 eV, U-밴드), 그리고 745 nm (1.66 eV, C-밴드)의 네 개의 광발광 피크를 관측하였다. A-밴드의 에너지 2.53 eV는 광흡수 스펙트럼 측정으로부터 구한 간접 밴드 갭 에너지 2.54 eV와 잘 일치하였다. 본 연구 결과, TlGaS2 결정의 에너지 준위 모형은 직접 밴드의 전도대 아래 0.20 eV의 D1 도너 준위와 가전자대 위 0.64 eV의 억셉터 준위 A1가 있으며, A-밴드는 간접 밴드의 전도대로부터 가전자대로의 발광 전이에 해당되고, B-밴드는 도너 준위 D1와 가전자대 사이의 발광 전이와 잘 대응된다. 또한 C-밴드는 도너 준위 D1와 억셉터 준위 A1와의 도너-억셉터 쌍 재결합에 의한 광발광 피크로 잘 설명된다.

영어초록

Photoluminescence spectra of layered, semiconductor, TlGaS2 single crystals grown by using a chemical-transport reaction method with iodine as a transporting agent were studied in the wavelength region from 350 to 850 nm and in the temperature range from 6 to 300 K. We observed four emission bands respectively centered at 491 nm (2.53 eV, A-band), 507 nm (2.45 eV, B-band), 580 nm (2.14 eV, U-band), and 745 nm (1.66 eV, C-band) in the photoluminescence spectra at 6 K. The peak energy of 2.53 eV for the A-band showed good agreement with an indirect band gap energy of 2.54 eV measured at 6 K. We propose recombination processes with a donor level D1 of 0.20 eV and an acceptor level A1 of 0.64 eV as follows: The A-band corresponds to radiative electron transitions from the indirect-conduction band to the valence band. The B-band is assigned as an emission band due to electron transitions between the donor level D1 and the valence band.
With this proposal, the C-band is seen to be caused by donor-acceptor pair recombination.

참고자료

· 없음