Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)의 전자적 구조: UTB 방법에 의한 밴드정렬상태 = Electronic Structure of Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y): Band Alignments Based on UTB Calculations

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The valence band maximum and the conduction band miminum of GaAs, GaSb, InAs, and InSb (constituent binaries of the quaternaty alloy Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)) are calculated by using TB analytical approach method. The band alignment types of their heterojunctions are determined directly from their relative position of band edges (VBM and CBM). For example, the GaAs/InAs, GaAs/InSb, and GaSb/InSb are in a type-I, the GaAs/GaSb in a type-II, and the GaSb/InAs and InSb/InAs in a type-III, respectively. The composition dependent VBM and CBM for the Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y) alloy are obtained by using the univeral tight binding method. For the alloyed heterojunctions, the band alignments can be controlled by changing the composition which induce a band type transition. For the alloy Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y) lattice mathced to GaSb, the type-II band alignment in the region of x ≤ 0.15 is changed to the type-III in the region of x ≥ 0.81. On the other hand, the alloy Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y) lattice mathced to InAs has the type-II band alignment in the region of x ≤ 0.15 and the type-III band alignment in the region of x ≥ 0.81, respectively.

국문 초록 (Abstract)

사원화합물 반도체 Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)을 구성하는 네 가지 이원화합물 반도체 GaAs, GaSb, InAs, InSb의 최고 가전자띠 준위와 최저 전도띠 준위를 밀접결합방법에 근거한 해석적 근사법으로 계산하였다. 이들을 이종 접합시켰을 때 경계면에서의 밴드정렬상태를 구한 결과, GaAs/InAs와 GaAs/InSb, GaSb/InSb는 제 I형, GaAs/GaSb는 제 II형, GaSb/InAs, InSb/InAs는 제 III형의 밴드 정렬 형태를 갖는다는 것을 알 수 있었다. 또한 범용적 밀접결합을 이용하여 사원화합물 반도체 Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)의 성분비 x와 y에 따른 최고 가전자 띠와 최저 전도 띠 준위변화를 구하였다. Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)을 GaSb와 InAs 격자 정합 시켜 경계면에서의 밴드정렬상태를 구해 본 결과 성분비에 따라 제 II형과 제 III형 사이의 밴드정렬형태의 전이가 일어남을 알 수 있었다. Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)를 GaSb에 격자 정합 시켰을 때 x ≥ 0.15에서 제 III형 밴드정렬이었던 것이 x ≥ 0.81에서는 제 II형의 밴드정렬 상태로 전이되며, 이와 반대로 Ga_xIn_(1-x)Sb_yAs_(1-y)를 InAs에 격자정합 시켰을 때 x ≥ 0.15에서 제 II형 밴드정렬이 x ≥ 0.81에서 제 III형 밴드정렬로 전이됨을 알 수 있었다.

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