타원 편광 분석법에 의한 ZnS 단결정 박막의 결정구조와 광학적 특성 연구 (Observations of the Crystal Structure and the Optical Properties of ZnS Epilayers by Using Spectroscopic Ellipsometry)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 62권 / 6호 / 663 ~ 669페이지
· 저자명 : 김대중, 최용대

초록

열벽 적층 성장법을 이용하여 GaAs (100) 기판 위에 ZnS 단결정 박막을성장시켰다. 성장된 박막들은 결정구조를 알아보기 위하여 XRD 패턴을이용하였고, 박막의 표면 상태를 알아보기 위하여 주사전자현미경(scanning electron microscope;SEM)과 원자간력 현미경(atomic force microscope;AFM)을 이용하여 측정하였다. 또한 박막의 화학성분과결합상태를 알아보기 위하여 x선 광전자분광분석기(x-ray photoelectron spectroscopy;XPS)를 이용하였다. 박막의 광학적 특성을 알아보기 위하여분광학적 타원 편광 분석법 (spectroscopic ellipsometry;SE)을 사용하여실온에서 3.0 eV와 8.7 eV 사이 포톤에너지 범위에서 측정되었다. 측정된데이터들은 유사유전함수 스펙트럼 <ε(E)> =<ε_1(E)>+i<ε_2(E)>에 나타난E_0/E_0+△_0, E_1, 그리고 세 개의 E_2와 같은 임계점 구조에대하여 연구하였다. 또한 박막의 복소 유전함수와 밀접한 관계를 가지고있는 굴절률 n(E), 소광계수 k(E)와 같은 광학적 특성에 관하여연구하였다. 타원 편광 분석법을 이용하여 획득된 데이터의 이계도함수를이용하여 각각의 임계점 피크들을 구하였다.

영어초록

ZnS epilayers were grown on GaAs (100) substrates by using the hot-wall epitaxy method. X-ray diffraction (XRD) was used to study the crystallinity and the crystal orientation of the epilayer. The surface morphology of the epilayer was observed by using a field-emission scanning electron microscope (FE-SEM) and an atomic force microscope (AFM). In order to investigate the binding states and their chemical compositions, we characterized the ZnS epilayers by using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Their optical properties were investigated in the photon energy range between 3.0and 8.7 eV at room temperature by using spectroscopic ellipsometry (SE). The obtained data were analyzed for the critical points, such as the E_0, E_1, and three E_2(Σ,Δ,Γ) structures, of the pseudodielectric function spectra,<ε(E)> =<ε_1(E)>+i<ε_2(E)>. Also, the pseudodielectric-function-related optical constants of ZnS, such as the refractive index n(E) and the extinction coefficient k(E),were analyzed. Numerical calculations of the second derivative spectra of the pseudodielectric functions <varepsilon(E)> of our ZnS epilayer were carried out for a further analysis of the critical points.

참고자료

· 없음