Mn-doped ZnS 결정의 광학적 특성 = Optical Properties of the ZnS:Mn Crystal

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

ZnS:Mn crystals have a hexagonal structure based on the X-ray diffraction analysis. The lattice constants were a = 3.822 °A and c = 6.256 °A for the ZnS:Mn crystal. The optical absorption spectrum near the fundamental absorption edge showed that this crystal has a direct energy band gap. The direct and the indirect energy band gaps are given by Egd = 3.488 eV and Egi = 3.133 eV at 300 K, respectively. The photoluminescence spectrum of the ZnS:Mn crystal was measured in the wavelength range of 300 nm 850 nm at 300 K, and a high intensity emission peak due to the Mn2+ ion was observed near 583.6 nm. This PL peak was attributed to a radiative transition between the split electron energy levels of the Mn2+ ion occupying the Td symmetry site of the ZnS:Mn crystal host lattice..

국문 초록 (Abstract)

ZnS:Mn 결정을 성장하여 성장된 결정의 구조와 격자상수 및 광학적에너지 간격 그리고 광발광 특성을 조사하였다. 성장된 결정은 hexagonal 구조이며 ZnS:Mn 격자상수를 구하면 a = 3.822 °A 이었다. 이 결정의 광흡수 spectrum은 측정시료의 온도를 300K로 유지하고, 300 $\sim$ 900 nm 파장영역에서 측정하였다. 기초 흡수단영역인 355 nm에서 급격한 광흡수가 나타났으며 측정된 광흡수스펙트럼으로부터 계산한 ZnS:Mn 결정의 직접전이 에너지 간격은 Egd = 3.488 eV , 간접전이 에너지 간격 Egi = 3.133 eV이었다.
광발광 특성 스펙트럼으로부터 443.1 nm 영역에서 ZnS 결정에 의한광발광 피크, 그리고 583.6 nm 영역에서 Mn을 첨가한 ZnS:Mn 결정에 의한광발광 피크가 나타났다. 583.6 nm 광발광 peak는 ZnS:Mn 결정에서zinc와 치환된 Mn이 Td symmetry site에 Mn2+ 이온으로 위치하고분리된 Mn2+ 이온의 에너지 준위사이의 radiative transition에기인한 peak다.

참고문헌 (Reference)

1 X. Wu, 487 : 537-, 2009

2 P. Praus, 275 : 369-, 2013

3 A. L. Quintos Vazquez, 143 : 38-, 2013

4 M. El-Kemary, 205 : 151-, 2009

5 L. Wang, 38 : 1873-, 2012

6 M. Y. Nadeem, 24 : 651-, 2000

7 L. Chen, 97 : 041918-, 2010

8 X. Ma, 519 : 5043-, 2011

9 Z. Ming, 55 : 219-, 2012

10 W. Q. Peng, 282 : 179-, 2005

11 C. de Mello Doneg´a, 96 : 87-, 2002

12 R. Parrota, 102-103 : 235-, 2003

13 F. Ozutok, 121 : 221-, 2012

14 J. B. Nelson, 57 : 160-, 1945

15 J. I. Pankove, "Optical Process in Semiconductors" Dover 36-, 1971