Electronic Structure of GaxIn1-xSbyAs1-y: Band Alignments Based on UTB Calculations
GaxIn1-xSbyAs1-y의 전자적 구조: UTB 방법에 의한 밴드정렬상태

Kyu-Rhee Shim
2011 Applied Science and Convergence Technology  
의 성분비 x와 y에 따른 최고 가전자 띠와 최저 전도 띠 준위변화를 구하였다. GaxIn1-xSbyAs1-y을 GaSb와 InAs 격자 정합 시켜 경계면에서의 밴드정렬상태를 구해 본 결과 성분비에 따라 제 II형과 제 III형 사이의 밴드정렬형태의 전이가 일어남을 알 수 있었다. GaxIn1-xSbyAs1-y를 GaSb에 격자 정합 시켰을 때 x ≥ 0.15에서 제 III형 밴드정렬이었던 것이 x ≥ 0.81에서는 제 II형의 밴드정렬 상태로 전이되며, 이와 반대로 GaxIn1-xSbyAs1-y를 InAs에 격자정합 시켰을 때 x ≥ 0.15에서 제 II형 밴드 정렬이 x ≥ 0.81에서 제 III형 밴드정렬로 전이됨을 알 수 있었다. 주제어 : GaInAsSb, 밴드정렬, 최고 가전자띠 준위, 최저 전도띠 준위, 범용적 밀접결합 * [전자우편] kshim@kyonggi.ac.kr I. 서 론 III-V 이원화합물을 혼합시켜 만든 다원화합물 반도체는 혼합성분이나 성분비에 따라
more » ... 갭, 격자상수, 경계면에서 의 밴드정렬 상태 등 전자적 특성을 인위적으로 조절할 수 있는 유용한 물질로 알려져 왔다. 삼원화합물 반도체는 한 가지의 성분비에 의해 전자적 특성이 조절되지만, 사원및 오원화합물 반도체는 두가지 이상의 성분비를 각각 독립적 으로 조절할 수 있어, 좀 더 안정적이고 다양한 스펙트럼 영역의 반도체를 만들 수 있다. 그러나 혼합농도에 따른 무 질서 효과와 혼화성 갭(miscibility gap) 등의 문제로 결정 성장이 어려웠었는데, 최근 에피탁시 비평형 결정생장기술 의 발달로 LPE (liquid phase epitaxy)나 MOVPE (metal organic vapour phase epitaxy) 방법 등에 의해 순도 높은 III-V 다원화합물 반도체를 성장시킬 수 있게 되어 이에 대 한 연구가 활발히 이루어지고 있다 [1,2]. 두 종류의 III-V 화합물 반도체 A와 B를 붙여 만든 이종접합 반도체(heterojunction semiconductor) A/B는 경계면에서 두 반도체의 최고 가전자띠(valance band maximum, VBM) 와 최저 전도띠(conduction band minimum, CBM) 준위 간의 상대적 위치에 따라 밴드정렬(band alignment) 상태가 결정 된다. 이와 같이 반도체 이종접합 경계면에서의 밴드정렬의 상태는 전자나 광자를 가두는(confinement) 능력을 갖게 되 어 초 고속능 소자, 고출력 레이저의 활성층 등, 전자적 및 광학적 고안품에 광범위하게 응용되고 있다. 최근 파장대가 2-5 μm (0.62-0.25 eV)인 중적외선(midinfrared, MIR) 영역의 반도체 레이저 다이오드 개발이 많은 관심을 얻고 있는데, 이는 적외선 탐지기나 공기 오염 센서 등 군사용이나 의료용, 무선 광통신 등 다양하게 이용될 수 있기 때문이다 [3]. 사원화합물 반도체 GaxIn1-xSbyAs1-y는 MIR 영역 고안품에 널리 쓰이는 물질로서 연구가치가 매우 높으나 [3-6], 넓은 영역에 걸친 혼화성 갭(miscibility gap) 에 의한 결정성장의 어려움 때문에 이론적 연구나 실험적 연구가 제한되어 왔다. 본 연구에서는 사원화합물 반도체 GaxIn1-xSbyAs1-y을 구 성하는 네가지 이원화합물 반도체 GaAs, GaSb, InAs와 InSb의 최고 가전자띠(valance band maximum, VBM) 준 위와 최저 전도띠(conduction band minimum, CBM) 준위
doi:10.5757/jkvs.2011.20.6.461 fatcat:t2py2cr7u5crrhq265q7u3m6su