InGaAsP 에피막의 Spinodal분해 조직구조가 Photoluminescence 특성에 미치는 영향

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본 논문에서는 저압 유기금속 기상성장(low pressure metal organic vapor phase epitaxy) 장치에 의해 성장된 InGaAsP/InP 구조의 상(phase) 분리현상(Spinodal 분해)이 photoluminescence (PL)의 강도와 반치폭(full-width at half maximum, FWHM)에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 시료의 격자부정합은 double crystal x-ray diffractometer를 사용하여 측정하였고, InGaAsP에피막의 Spinodal분해조직은 투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM)을 사용하여 관측하였다. 격자부정합에서 도출된 부정합응력과 Spinodal 모듈레이션의 주기(periodicity)와 밀접한 관계가 있음이 밝혀졌다. 또한 이러한 InGaAsP에피막의 미세조직 구조와 시료의 광전 특성이 어떤 관계가 있는지 알기 위해 PL 실험을 수행했으며, PL강도와 FWHM이 조성 모듈레이션의 주기에 강하게 의존한다는 것을 알 수 있었다. 이 현상을 심층적으로 연구하기 위해 부정합응력이 야기할 수 있는 interaction 탄성변형 에너지라는 새로운 함수를 유도하였으며 이에 의하여 실험결과를 설명할 수 있었다.

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The effects of Spinodal decomposition induced phase separated microstructure of InGaAsP/InP heterostructure on photoluminescence(PL) intensity and FWHM(full-width at half maximum) were investigated in this study. Lattice mismatches were measured by double crystal x-ray diffractometer, and the microstructures of phase separated InGaAsP were observed by transmission electron microscopy. It was found that the misfit stress calculated from lattice mismatch was related to the periodicity of Spinodal modulation. Strong dependence of PL intensity and FWHM on the modulation periodicity was also found. For systematic understanding of these observations, the interaction elastic strain energy function induced by misfit stress was proposed. The calculation illustrated that the microstructure of the epilayer such as Spinodal decomposition played an important role in determining the optoelectronic properties such as PL intensity and PL FWHM.

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