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SiGe결정을 이용한 광학변조기 작성

전문가 제언: ○ 반도체에 불순물을 미량 첨가, 캐리어를 공급하면 이족원자의 국소구조는 전기적인 특성에 강한 영향을 준다. 현재 알려진 바로는 형광방법에 의한 벌크결정의 측정감도는 1019/cm3정도이다. 이종원자 간의 결합길이 완화에 있어 최근접원자 간의 상호작용에 대한 중요성이 인정되어 있다. 불순물을 첨가하여 각종 변조기를 제조하고 있다.

○ Si 중에 미량 Ge원자와 SiGe 혼정에 있어서도 전기적인 특성이 오래전부터 감지되어 왔다. 분자선 에피택시 방법에서 성장한 Si0.95Ge0.05 및 Si0.5Ge0.5박막에서 Ge원자의 국소구조가 알려졌다. Si0.95Ge0.05에서는 제2 근접 Ge-Si거리가 Si결정의 값과 일치하므로 동족불순물인 Ge원자 주위의 변화는 등방성이지만 결합각에 의한 광흡수가 일어난다.

○ 반도체결정에 금칙대폭보다 큰 에너지의 광, 가령 광루미네선스를 조사하면 전도 대에는 과잉의 자유전자가, 가전자 대에는 과잉의 자유정공이 생긴다. 이들 전자와 정공이 재결합할 때에 결정 내에 포함되어 있는 불순물이나 격자결함을 매개로 하여 결합하는 과정을 경유하면 이것이 불순물이나 격자결함 고유의 발광이 된다.

○ 절연체결정에는 결정 중에 고립하여 존재하는 불순물원자가 있어, 이들은 원자 특유의 전자준위를 가진다. 따라서 광으로 모체결정의 가전자 대에서, 또는 불순물원자의 기저준위에서 전자를 높은 에너지 준위로 여기하면 재결합해서 불순물 고유의 형광을 발생하는 경우가 있다. 보석가운데 아름다운 형광이나 인광이 여기에 속한다.

○ 박막으로 쌓은 원자 층에는 양자효과가 흥미롭게 나타난다. 현재 분자 빔 에피택시 방법으로 III-V족, VI족 초격자를 이용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. GenSim초격자의 경우에는 Ge-Si혼정에서는 보이지 않은 새로운 광학성질이 발견되고 있다. Si기판의 4%격자부정합에 Ge이 들어간 미시구조가 전자구조에 큰 영향을 미친다.

저자: Hill, et al.
자료유형: 특허정보