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각분해 광전자 분광법을 이용한 Pd(111)의 전자구조 연구
황도원(Do Weon Hwang),강정수(Jeongsoo Kang),홍재화(Jae Hwa Hong),정재인(Jae In Jeong),문종호(Jong Ho Moon),김건호(Kun Ho Kim),이정주(Jeoung Ju Lee),이영백(Young Pak Lee),홍순철(Soon Cheol Hong),민병일(Byung Il Min) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.1
저에너지 전자회절(low energy electron diffraction: LEED)과 각분해 광전자 분광법(angle-resolved photoemission spectroscopy: ARPES)을 이용하여 깨끗한 Pd(111) 표면의 원자구조 및 전자구조를 연구하였다. LEED 무늬는 3-fold 대칭성을 가진 전형적인 fcc (111)면에 해당하는 깨끗한 무늬가 관찰되었다. Pd(111) 표면의 Γ-M', Γ-K, Γ-M의 세 대칭선 방향을 따라 ARPES측정을 행하였고, 이 결과들로부터 4d 전자들의 실험 띠구조를 구하였다. 실험 띠구조는 이론적으로 계산한 Pd bulk 띠구조와 대체로 일치하였으며, Pd(111) 표면의 일함수의 실험값 역시 띠구조 이론에 의해 예측된 값과 잘 일치하였다. 한편 실험 띠구조는 계산한 bulk 띠구조에 비하여 에너지 준위가 Brillouin영역의 k값에 따라 0.1 ~0.8eV 정도 페르미 준위에 가깝게 나타났으며, 실험 띠폭이 이론 띠폭보다 약 0.5eV 정도 좁게 나타났다. 이러한 차이점의 원인으로 국소화된 표면 4d 전자들의 영향 및 Pd 4d bulk 전자들간의 Coulomb 상호작용 효과가 고려되었다. We have investigated atomic and electronic structures of a clean Pd(111) surface using low energy electron diffraction (LEED) and angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). A typical clean LEED pattern with a 3-fold symmetry has been observed, corresponding to that for an fcc (111) surface. ARPES measurements have been performed along the Γ-M', Γ-K, Γ-M symmetry lines, from which the experimental band structure of Pd(111) has been determined. The experimental band structure and work function of Pd(111) surface are found to agree well with the calculated band structure of bulk Pd and the calculated work function of Pd(111), respectively. However, the peak positions in the experimental band structure are located closer to the Fermi level than in the theoretical band structure by 0.1~0.8 eV, depending on the k-points in the Brilouin zone. In addition, the experimental band widths are narrower than the theoretical band widths by about 0.5 eV. The effects of the localized surface Pd 4d states and the Coulomb interaction between Pd 4d bulk electrons have been discussed as possible origins of such discrepancies between experiment and theory.
고균일 Al 박막 증착을 위한 magnetron sputtering system 개발
이재희,황도원,Lee, J.H.,Hwang, D.W. 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.2
반도체 소자공정에서 균일한 두께의 금속박막을 증착하는 것은 매우 중요하다. 기존의 기판고정식 sputtering 장비로 증착한 indium tin oxide(ITO)박막의 두께 균일도가 $\pm4%\sim\pm5%$ 정도로 중앙부분이 더 두껍다. 방전전극 구조물을 설계하고 제작하여 sputtering되는 물질의 방향을 조절하였다. 개량된 sputtering gun을 사용하여 기판고정식 sputtering 장비에서 4" wafer 내에서 $\pm0.8\sim1.3%$ 정도로 두께 균일도를 증가시켰다. wafer to wafer에서는 $\pm$5.3%에서 $\pm$1.5%로 두께 균일도가 향상되었다. Al박막의 경우 $\pm$1.0% 이내의 두께 균일도를 얻을 수 있었다. It is very important to decompose uniformly the metal film in semiconductor devices process. The thickness uniformity of the ITO film by standard magnetron sputtering system are about $\pm4%\sim\pm5%$ and the center of the wafer is more thick than the edge of the wafer. We designed and made the discharge electrode structure and controlled the direction of sputtering materials in magnetron sputtering system. The thickness uniformity are increased to $\pm0.8\sim1.3%$ in 4" wafer using the new sputtering gun in magnetron sputtering system. In wafer to wafer thickness uniformity, $\pm$5.3% are increased to $\pm$1.5% using the new sputtering gun. The thickness uniformity of the Al film are about $\pm$1.0% using the new sputtering gun in magnetron sputtering system.
김은도,손영호,조성진,황도원,Kim, Eun-Do,Son, Young-Ho,Cho, Seong-Jin,Hwang, Do-Weon 한국결정성장학회 2007 한국결정성장학회지 Vol.17 No.2
본 연구에서는 초고진공(UHV, ultra high vacuum) 분자선 에피성장(MBE, molecular beam epitaxy) 시스템을 제작하여, ZnSe/GaAs[001]을 증착하였고, 증착된 박막의 특성을 SEM(scanning electron microscopy), AFM(atomic force microscopy)으로 조사하여, 분자층 단위의 조밀하고 균일한 표면특성을 보이고 있음을 확인할 수 있었다 XRD(x-ray diffractometer)를 이용하여, GaAs[001]기판의 XRD peak 위치와 ZnSe 박막의 XRD peak 위치가 각자 일치함을 확인할 수 있었다. PL(photoluminescence)로는 대략 437nm에서 발광하는 것이 관측되었으며, 2인치 ZnSe 박막의 PL mapping을 측정하였다. We have installed an ultra high vacuum (UHV) molecular beam epitaxy (MBE) system and investigated into the characteristics of MBE-grown ZnSe/GaAs [001] using scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), we confirmed that layer's surface was dense and uniform of molecular layer. We used x-ray diffractometer (XRD) and confirmed two peaks correspond to GaAs [001] substrate and ZnSe epilayer, respectively. We observed photoluminescence (PL) peak approximately at 437 nm and measured PL mapping of 2 inch ZnSe epilayer.
표면 광전압 방법에 의한 ${Al_{0.24}}{Ga_{0.76}}As/GaAs$ 다중 양자우물 구조의 광 흡수 특성
김기홍,최상수,손영호,배인호,황도원,신영남,Kim, Gi-Hong,Choe, Sang-Su,Son, Yeong-Ho,Bae, In-Ho,Hwang, Do-Won,Sin, Yeong-Nam 한국재료학회 2000 한국재료학회지 Vol.10 No.10
$Al_{0.24}Ga_{0.76}As/GaAs$ 다중 양자우물 구조의 고아 흡수 특성을 표면 광전압 방법을 사용하여 연구하였다. SPV 측정결과 1.42eV 부근에서 두 개의 신호가 나탔으며, 이는 화학적 에칭으로 GaAs 기판의 신호와 GaAs 완충층과 관련된 신호임을 확인 할 수 있었다. $Al_{0.24}Ga_{0.76}As$와 관련된 전이 에너지를 관찰하고, Kuech 등이 제안한 조성식을 이용하여 Al 조성(x=24%)을 결정하였다. 그리고 다중 양자우물에서 나타나는 전이 에너지 값들은 envelope-weve function approximation(EFA)로 계산한 이론치와 잘 일치하였다. 입사광의 세기에 따라 광 전압이 선형적으로 변한다는 것을 알 수 있었고, 온도가 감소함에 따른 전이 에너지의 변화를 관찰하였다. The characteristics of optical absorption in $Al_{0.24}Ga_{0.76}As/GaAs$ multi-quantum wells(MQWs) structure were investigated by using the surface photovoltage(SPV). The Spy features near 1.42 eV showed two overlapping signals. By chemical etching, we found associated with the GaAs substrate and the GaAs cap layer. The Al composition(x=24 %) was determined by Kuech's composition formula. In order to identify the transition energies. the experimentally observed energies were compared with results of the envelope function approximation for a rectangular quantum wells An amplitude variation of the relative Spy intensity from the GaAs substrate, llH, and llL was observed at different light intensities. A variation in the SPY line shape of the transition energies were observed with decreasing temperat ture.
초고진공 분자선 에피성장 시스템의 제작과 에피성장된 ZnSe/GaAs(001)의 광학특성
김은도,손영호,엄기석,조성진,황도원,Kim, Eun-Do,Son, Young-Ho,Eom, Gi-Seog,Cho, Seong-Jin,Hwang, Do-Weon 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.5
본 연구에서는 초고진공 (UHV; ultra high vacuum) 분자선 에피성장 (MBE; molecular beam epitaxy) 시스템의 제작과 성능연구가 성공적으로 이루어졌다. 초고진공 용 분자선 에피성장 시스템을 국산화개발 및 제작하여, 장비에 관한 성능 테스트를 하게 되었다. 본 장비의 진공도가 $2X10^{10}$ Torr에 도달함을 확인하였고, 시편 가열모듈(substrate heating module)이 $1,100^{\circ}C$까지 가열됨을 확인할 수 있었으며, ZnSe/GaAs(001)의 증착특성을 SEM (scanning electron microscope), AFM (atomic force microscope), XRD (x-ray diffraction), PL (photoluminescence) 등으로 조사하였다. The construction and the performance test of an ultra high vacuum (UHV) molecular beam epitaxy (MBE) system has been completed successfully. We have done domestic development and tried performance test for ultra high vacuum molecular beam epitaxy system. This system has reached pressure $2X10-^{10}$ Torr and the substrate has reached temperature $1,100^{\circ}C$. We have investigated into the characteristic of ZnSe/GaAs(001) by using scanning electron microscope (SEM), atomic force microscope (AFM), x-ray diffraction (XRD) and photolumi-nescence (PL).
RF 플라즈마에 의해 생성된 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼
김도엽,김민수,김태훈,김군식,최현영,조민영,전수민,박성동,김진하,김은도,황도원,임재영,Kim, Do-Yeob,Kim, Min-Su,Kim, Tae-Hoon,Kim, Ghun-Sik,Choi, Hyun-Young,Cho, Min-Young,Jeon, Su-Min,Park, Sung-Dong,Kim, Jin-Ha,Kim, Eun-Do,Hwang, Do-Weon 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.2
본 연구에서는 ZnO 박막을 성장하기 위한 plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE)에 장착된 플라즈마건에 13.56 MHz의 rf 전력을 인가하였을 때 발생되는 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼을 광발광 분광기(optical emission spectroscopy: OES)를 이용하여 조사하였다. 실험은 산소 가스 유량을 1 sccm에서 20 sccm, rf 전력을 25W에서 250 W 범위에서 플라즈마건의 오리피스의 직경을 각각 3 mm 와 5 mm로 달리하여 행해졌다. 산소 플라즈마를 발생시켰을 때 오리피스의 직경에 상관없이 전형적인 산소 플라즈마의 발광 스펙트럼이 관측되었다. 특히 776.8 nm와 843.9 nm에서 $3p^{5}P-3s^{5}S^{0}$, $3p^{3}P-3s^{3}S^{0}$ 천이에 기인하는 강한 산소 원자 발광선이 관측되었다. 산소 유량과 rf 파워가 증가함에 따라 776.8 nm와 843.9 nm의 발광 세기는 증가하였고, 776.8 nm의 스펙트럼 발광 세기의 증가율이 843.9 nm의 스펙트럼 발광 세기 증가율보다 컸다. 또한 오리피스 직경이 3 mm일 때가 5 mm일 때보다 산소 플라즈마가 더 안정적으로 발생하였다. We investigated optical emission of oxygen plasma discharged by 13.56 MHz radio frequency (rf) by using optical emission spectroscopy (OES). Experimental measurement is done at a range of oxygen flow rate of 1$\sim$20 seem, rf power of 25$\sim$250 W, and orifice 3 and 5 mm in diameter. When oxygen plasma was generated, typical emission spectra for oxygen plasma were observed regardless of diameter of orifice. Strong atomic emission lines are observe at 776.8 an 843.9 nm, corresponding to the $3p^{5}P-3s^{5}S^{0}$ and $3p^{3}P-3s^{3}S^{0}$ transitions, respectively. The emission intensity of line at 776.8 and 843.9 nm increased with increasing the oxygen flow rate and rf power. The increasing rate of emission intensity of 776.8 nm line was larger than that of 843.9 nm line. When the diameter of orifice was 3 mm, the oxygen plasma was more stably generated than orifice 5 mm in diameter.