KR100692604B1 - ＣｕＡｕ상 ⅠⅢⅥ₂단결정 박막의 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상온 대기압 하에서 성장되는 ⅠⅢⅥ₂ 결정의 일반적인 구조인 찰코파이라이트(chalcopyrite)상과는 달리 100% 스핀 분극된 전자원(spin-polarized electron source)으로 유용하게 활용될 수 있는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법에 관한 것으로서, 본 발명에서는 I족 및 Ⅲ족 원소를 포함하는 화합물을 증발원으로 하여 공급하면서 별도로 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하여 기판상에 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 화합물의 단결정을 성장시키는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법을 제공한다.

Description

ＣｕＡｕ상 ⅠⅢⅥ₂단결정 박막의 형성방법{The Growing Method of New CuAu Phase of ⅠⅢⅥ2 single crystal thin films}

도 1은 Chalcopyrite와 CuAu상 AgGaSe₂의 단위세포를 비교하여 보인 것으로, 작은 검정 구는 Ag 원자를, 작은 회색 구는 Ga 원자를, 큰 회색 구는 Se 원자를 각각 나타낸 것이며,

도 2는 GaAs 기판 위에 성장시킨 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막(c)과 Chalcopyrite상 AgGaSe₂ 단결정 박막 및 AgGaSe₂ 결정 분말(a)의 XRD 그래프를 나타낸 것이고,

도 3은 GaAs 기판 위에 성장시킨 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막(b)과 Chalcopyrite상 AgGaSe₂ 단결정 박막(a)의 고분해능 투과 전자현미경(TEM) 사진을 보인 것이며,

도 4는 GaAs 기판 위에 성장시킨 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막과 Chalcopyrite상 AgGaSe₂ 단결정 박막의 저온 PL 스펙트라를 보인 것이고,

도 5는 GaAs 기판 위에 성장시킨 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막과 Chalcopyrite상 AgGaSe₂ 단결정 박막의 상온에서 측정한 반사율 스펙트럼을 보인 것이다.

본 발명은 상온 대기압 하에서 성장되는 ⅠⅢⅥ₂ 결정의 일반적인 구조인 찰코파이라이트(chalcopyrite)상과는 달리 신규한 CuAu상의 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막을 형성할 수 있도록 한 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 100% 스핀 분극된 전자원(spin-polarized electron source)으로 유용하게 활용될 수 있는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법에 관한 것이다.

70년대 후반, GaAs 스핀-분극된 전자원(spin-polarized electron source; 이하 'SPES'라고도 기재함)발견은 원자, 응집물질, 고 에너지 입자물리 등의 연구의 대변혁을 일으켰다. 오늘날, 많은 연구소는 분극된 전자를 사용하는 연구를 폭넓게 수행하고 있다. 그러나 이들 실험의 대부분은 매우 높은 빔 분극(약 80%)을 요구하고 있다. 특히 연구 성과와 가속기의 운영비용이 SPES에 의하여 절대적으로 좌우되므로, 양질의 효율적인 SPES에 대한 연구는 기본적으로 매우 중요하다.

이에 대한 노력은 과거 20년 동안 계속되었으나, 아직까지 큰 성과를 얻지 못하였다. 현재 가속기에 사용되는 대부분의 전자 원(electron source)은 GaAs 또는 이와 관련된 물질로부터의 광전자방출(photoelectron emission)을 이용한 것이 다. 비록 GaAs는 효율적인 광전자방출 물질(photoelectron emitter)이지만, 방출되는 전자의 최대 분극은 원자가 띠 극대점의 축퇴로 인하여 50%로 제한된다. 연구 성과의 질과 가속기의 운영비용이 SPES에 의하여 절대적으로 좌우되므로, 양질의 효율적인 SPES의 개발은 기본적으로 매우 중요하다.

그동안 SPES에 대한 연구는 아연-광(zinc-blende) 반도체에서 50% 분극율의 한계를 극복하는 것에 초점이 맞추어져 있었다. 이론적으로는 100%의 스핀 분극율을 얻기 위해서는 원자가 띠 극대점(valence band maximum(이하 VBM))의 축퇴를 제거하면 가능하고, 더욱이 양자 이득을 높이기 위해서는 무거운-홀(heavy-hole(hh))상태가 거벼운-홀(light-hole(lh)) 상태보다 더 높은 에너지를 가져야 한다. 이들 요구는 VBM에서 양(+) 스핀-궤도 분리(positive spin-orbit splitting)와 결정장 분리(crystal field splitting)가 있는 물질을 잘 디자인함으로써 충족시킬 수 있다.

이를 위한 한 가지 방법으로는 낮은 결정대칭성을 가지는 물질에 면내(in-plane) 압축응력이 생기도록 하여 VBM의 축퇴를 제거하는 것이다. 예를 들면, GaAsP 기판에 변형된(strained) GaAs 박막을 성장시키거나, GaAs 기판 위에 InGaAs 박막을 성장시키는 것이다. 그렇지만 변형된 박막의 두께는 임계값에 의하여 제한되고, 그 이상에서는 응력을 줄이기 위하여 부적합 어긋나기(misfit dislocation)가 생기게 된다. 이 때문에 이들 변형된 박막의 양자효율은 매우 낮다는 문제점이 있다. 이러한 문제점에도 불구하고 75% 이상의 분극율이 현재 보고되고 있다.

다른 방법은, chalcopyrite 화합물(즉, Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ₂ 와 Ⅱ-Ⅳ-Ⅴ₂)과 같은 천연적으로 낮은 결정대칭성을 가지는 반도체를 사용하는 것이다. 하지만 이들 반도체를 사용하여도, 낮은 시료의 질과 작고 음(-)의 값을 가지는 결정장 분리로 인하여 실제 얻어지는 분극율은 매우 낮다.

이상적인 SPES로서 활용 가능한 새로운 물질로는 CuAu 구조로 정렬된 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ₂ 결정을 생각할 수 있는데, 최근에 CuAu 구조의 AgGaSe₂를 성장할 수 있으면 100% 스핀 분극된 전자원으로 활용할 수 있을 것이라는 이론 논문이 발표되었다(A. Janotti and S-H Wei, Appl. Phys. Lett. 81, 3957 (2002)). 도 1에 chalcopyrite상 AgGaSe₂의 결정구조와 CuAu상 AgGaSe₂의 결정구조를 개략적으로 나타내었으며, 도 1에서 보는 바와 같이 CuAu상 AgGaSe₂의 결정구조는 chalcopyrite상 AgGaSe₂의 결정구조와는 달리 AgSe와 GaSe가 반복적으로 층을 이루고 있는 구조임을 알 수 있다.

논문에서 야노티(Janotti)와 위(Wei)는 일차 원리(first-principles) 양자역학계산을 사용하여, CuAu 구조의 AgGaSe₂ 결정은 크고 양(+)의 값을 가지는 스핀-궤도와 결정장 분리를 가지며, VBM의 축퇴도 또한 완전히 제거될 것이고 하였다. 더욱이, AgGaSe₂의 결정은 상온 대기압 하에서 안정한 상태인 chalcopyrite 구조를 갖지만, CuAu상의 AgGaSe₂와 격자상수가 같은 기판을 선택하면 응력이 없는 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막을 성장 할 수 있을 것이라고 하였다.

계산된 CuAu상 AgGaSe₂의 평형상태에서 면내(in-plane) 격자상수 a는 5.675 Å이고, 이는 ZnSe의 격자상수 a=5.667 Å에 매우 근사한 값이므로, ZnSe를 기판으로 사용하면 AgGaSe₂를 CuAu상으로 성장시킬 수 있을 것이라 하였다.

또한 chalcopyrite상과 CuAu상에서 평형상태의 전기적인 특성은, 양쪽 상 모두에서 직접천이형 띠 구조를 가지고 있어 chalcopyrite상에서 CuAu상으로 결정 구조가 바뀌면 0.42 eV의 띠 간격 감소가 나타날 것이라 하였다. 즉, chalcopyrite상 AgGaSe₂의 실험적인 띠 간격이 저온에서 1.83eV이므로 CuAu상에서 AgGaSe₂의 띠 간격은 1.41 eV 정도로 예측하였다. 이 값은 GaAs의 띠 간격에 매우 가까운 수치이다. 또한, CuAu상에서 AgGaSe₂의 스핀-궤도 분리와 결정장 분리는 각각 0.21과 0.76eV이고, 이 때문에 큰 원자가 띠 분리(valence band splitting;

)가 생기고, 따라서 AgGaSe₂ VBM의 축퇴는 완전히 제거될 것이라 하였다. 따라서 CuAu상 AgGaSe₂를 성장시킬 수 있으면, 이를 100% 스핀 분극이 가능한 SPEC로 활용 할 수 있을 것이라 하였다.

본 발명자들은 상기와 같이 야노티(Janotti)와 위(Wei)가 100% 스핀 분극된 전자원으로 활용할 수 있다고 주장하고 있는 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막의 제조방법을 연구하던 중 실제 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막을 형성시킬 수 있는 방법을 알아내고 본 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명은 100% 스핀 분극된 전자원(spin-polarized electron source)으로 활용될 수 있는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 I족 및 Ⅲ족 원소를 포함하는 화합물을 증발원으로 하여 공급하면서 별도로 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하여 기판상에 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 화합물의 단결정을 성장시키는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법을 제공한다.

이하 본 발명을 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따르면 기존 chalcopyrite상과는 전혀 다른 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막을 형성시키기 위하여 기판상에 I족, Ⅲ족 및 VI족 원소를 포함하는 화합물 증발원을 사용하면서 별도로 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하여 단결정을 성장시키는 방법을 제공한다.

여기서 기판은 CuAu상의 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 격자상수와 격자상수가 비슷한 ZnSe나 GaAs 단결정이 선택적으로 사용될 수 있으며, 기판의 가격 등을 고려하면 바람직하게는 GaAs를 사용하는 것이 좋다. 기판은 사용하기 직전 일반적으로 행하는 화학적 세척과정과 부식(etching)과정을 거쳐 사용하면 된다(In-Hwan Choi and Peter Y. Yu. Phys. Stat. Solidi (b)242, 1610 (2005)).

이때, 증발원은 I족, Ⅲ족 및 VI족 원소를 포함하는 화합물을 사용하면 되는데, 보다 바람직하게는 ⅠⅢⅥ₂ 화합물의 결정 분말을 사용하거나, I₂Ⅵ와 Ⅲ₂Ⅵ₃ 화합물 분말을 사용하거나, 또는 I족 원소와 Ⅲ족 원소 및 VI족 원소를 직접 사용할 수도 있다.

본 발명에서는 상기한 증발원과 함께 별도의 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하게 되는데, 이때 Ⅵ족 원소를 별도로 공급하지 않고 ⅠⅢⅥ₂ 화합물로 된 증발원 만으로 결정을 성장시키게 되면 chalcopyrite상의 ⅠⅢⅥ₂ 결정이 형성되므로, CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막을 형성시키기 위해서는 별도로 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하는 것이 매우 중요하다.

이와 같이 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하게 되면, 기판상에 먼저 ⅢⅥ층이 형성되고, 이어 연속적으로 ⅠⅥ층과 ⅢⅥ층이 번갈아 가면서 성장하게 되어 도 1에 도시된 바와 같은 CuAu상 결정구조를 갖는 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막을 얻을 수 있게 되는 것이다.

여기서 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막을 형성함에 있어 바람직하게는 I족 원소로 Cu 또는 Ag에서 선택된 것을 사용하고, Ⅲ족 원소는 Ga 또는 In에서 선택된 것을 사용하며, Ⅵ족 원소는 Se, S, Te을 사용하는 것이 좋다. 증발원 및 과잉공급되는 원소선택에 따라 얻어질 수 있는 화합물은 CuAlSe₂, CuGaSe₂, CuInSe₂, AgAlSe₂, AgGaSe₂, AgInSe₂, CuAlS₂, CuGaS₂, CuInS₂, AgAlS₂, AgGaS₂, AgInTe₂, CuAlTe₂, CuGaTe₂, CuInTe₂, AgAlTe₂, AgGaTe₂, AgInTe₂ 가 있음은 자명한 사실이다.

결국, GaAs 기판상에 증발원으로 AgGaSe₂ 화합물의 결정 분말을 사용하거나, Ag₂Se와 Ga₂Se₃ 화합물 분말을 사용하거나, 또는 Ag와 Ga를 사용하면서 Se를 과잉으로 공급하게 되면 종래 야노티(Janotti)와 위(Wei)가 100% 스핀 분극된 전자원으로 활용할 수 있다고 주장하고 있는 CuAu상의 AgGaSe₂ 단결정 박막을 형성시킬 수 있게 된다.

여기서, I족 및 Ⅲ족 원소를 포함하는 화합물을 증발원으로 하여 공급하면서 별도로 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하여 단결정 박막을 형성시키는 공법은 당해분야에서 일반적으로 사용되고 있는 공법이 사용될 수 있으며, 예를 들어 HWE(Hot-Wall Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), Co-evaporation에서 선택된 공법들이 사용될 수 있다.

이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

<실시예> CuAu상 AgGaSe₂(이하'CA-AgGaSe₂'라고도 기재함)단결정 박막형성

CA-AgGaSe₂ 단결정 형성을 위하여 HWE(hot-well epitaxy) 공법을 사용하였으며, 보다 구체적으로는 화학적 세척과정과 부식(etching)과정을 거친 GaAs 기판을 할로겐을 사용하여 400 ℃로 가열하였고, 증발원과 성장관 벽의 온도는 580 ℃ 로 저항 가열하였으며, 이때 기판과 벽 끝 사이의 열린 거리는 5mm 이었다.

증발원은 수평 부릿지만(Bridgman) 법으로 성장시킨 AgGaSe₂ 결정을 분말로 만들어 사용하였다(In-Hwan Choi and P. Y. Yu. Phys. Rev. B 49, 16407 (1994)).

증발원과는 별도로 Se를 과잉으로 공급하였으며, 공급시의 온도는 300℃로 조절하였다. 성장 시간은 1 시간으로 하였고, 이때 평균 성장된 박막의 두께는 약 600 nm 였다.

<비교예> chalcopyrite상 AgGaSe₂(이하'CH-AgGaSe₂'라고도 기재함) 단결정 박막형성

증발원 이외에 별도로 Se를 공급하지는 않는 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 실시하여 박막을 형성하였다.

<실험예>

상기 실시예와 비교예에서 제조한 단결정 박막의 x선 회절(x-ray diffraction(이하 XRD)) 결과와 고분해능 투과전자현미경 (transmission electron microscope(이하 TEM)) 사진을 각각 도 2 및 도 3에 나타내었으며, 저온 PL 스펙트라는 도 4에 나타내었고, 상온에서 측정한 반사율 스펙트럼(R_GaAs-R_AGS)/R_GaAs 은 도 5에 나타내었다. 여기서 반사율 스펙트럼은 GaAs 기판의 반사 광(R_GaAs) 스펙트럼에서 chalcopyrite상 또는 CuAu상의 반사 광(R_AGS) 스펙트럼을 뺀 후 이를 GaAs 기판의 반사 광(R_GaAs) 스펙트럼으로 나누어 계산한 결과이다.

상기 실험예의 결과를 토대로 하여 볼 때, 별도로 Se를 공급하지 않고 증발원만을 사용하여 성장시킨 AgGaSe₂ 단결정 박막은 chalcopyrite 구조를 하고 있음을 알 수 있었다. 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이 CH-AgGaSe₂ 박막으로부터 관측된 XRD 스펙트럼에는 (004) 봉우리(peak)만 관측되었고, 기판으로 사용한 GaAs면을 따라 단결정으로 잘 성장되어 있어 성장된 박막은 단결정 박막임을 알 수 있었다. 도 4에서 CH-AgGaSe₂ 단결정 박막의 광자 에너지 1.826eV에 위치한 작은 봉우리는 CH-AgGaSe₂단결정의 자유 A 여기자의 봉우리 에너지와 잘 일치한다(See for example, B. Tell and H. M. Kasper, Phys. Rev. B 4, 4455 (1971)). 여기서 1.783eV와 1.711 eV의 발광 봉우리는 구속 여기자(bound exciton)와 주개-받개 쌍 천이(donor-acceptor pair transition)에 각각 기인된 것이다. 도 5의 CH-AgGaSe₂ 반사율 스펙트럼(reflectivity difference spectrum)에서는 변곡된 A와 B로 표시된 곳을 볼 수 있는데, 이들의 에너지는 각각 1.81 eV와 2.00 eV로 보고된 77 K에서 CH-AgGaSe₂ 결정의 띠간 천이(interband transitions) A와 B의 값과 잘 일치한다(B. Tell, J. L. Shay and H. M. Kasper, Phys. Rev. B 6, 3008 (1972)).

반면, 증발원과 함께 별도의 Se를 과잉 공급하여 성장시킨 AgGaSe₂ 박막은 chalcopyrite상과는 전혀 다른 CuAu상임을 알 수 있다. 도 2에서 보는 바와 같이 CuAu상의 XRD 스펙트럼에서는 16.23^o, 32.53^o 그리고 49.66^o에 봉우리가 나타나는 데, 이들은 처음 봉우리의 정수배가 되는 곳에 위치함을 알 수 있다. 또한 도 3에서 D로 표시된 것은 어긋나기(dislocation) 결함으로, 성장된 박막이 단일상으로 성장되었지만 선결함(line defects)를 포함하고 있음을 의미한다. 결국, 성장된 CA-AgGaSe₂ 박막의 격자면은 GaAs 기판과 나란하고, 16.23^o , 32.5^o, 49.66^o 의 XRD 봉우리는 각각 (001), (002) 그리고 (003)면에 해당한다. 주지된 바와 같이 X-선 회절 봉우리에서 뮬러(Miller)인자가 짝수 정수와 홀수정수 양쪽 모두를 포함하는 것은 면심입방격자(face centered cubic lattice)에서는 금지되는데, 이것은 면심에 있는 원자들 층의 회절이 모퉁이(corner)에 있는 원자들 층의 회절과 감쇄간섭을 일으키기 때문이다. 따라서 (001)과 (003) 회절 봉우리가 나타난다는 것은 AgGaSe₂의 새로운 상에서 면심층(face-centered layers)의 원자들이 모퉁이 층(corner layers)의 원자들과 다르다는 것을 의미하며, 결국 이것은 Se를 과잉공급하면서 생성된 단결정 박막은 도 1에 도시된 CuAu 결정구조를 갖는다는 것을 의미한다. 도 1에서 볼 수 있는 것처럼 CA-AgGaSe₂ 구조는 실제로 AgSe와 GaSe 층이 교번대로 쌓여 있는 초격자(superlattice)로 생각할 수 있다. XRD로부터 AgSe-GaSe 층의 주기는 5.555Å으로 계산되었는데, 이 값은 CH-AgGaSe₂의 10.9Å(D Boyd. H Kasper, J H Mcfee and F G Storz, IEEE J QuuntumEleclron. QEB, 900 (1972))의 값과 비교되는 c-축 격자상수이다. 도 4의 CA-AgGaSe₂의 저온 PL 스펙트럼에서 1.655eV에 중심을 둔 폭이 넓은 결함에 의한 발광 스펙트럼이 강하게 나타남을 볼 수 있는데, 이 봉우리는 온도가 200K 근방에서 열적으로 소광(thermally quenching)되어 더 이상의 온도에서는 관측되지 않았다. 도 5에 보인 CA-AgGaSe₂ 박막의 반사율 스펙트럼(reflectivity difference spectrum)에서는 CH-AgGaSe₂에서와 같은 변곡을 보이지 않았지만 1.8eV 근방에서 반사율이 감소하는데 이것이 띠 간(interband) 천이의 시작을 의미하는 것으로 해석된다. 결국반사율 스펙트럼과 PL 스펙트럼 모두에서 기본적인 에너지 띠 간격이 1.8eV 보다 큼을 암시하고 있다.

한편, 야노티(Janotti)와 위(Wei)가 제시한 CA-AgGaSe₂와 본 발명에서 실제로 제조된 CA-AgGaSe₂를 상호 비교하여 보면, 야노티(Janotti)와 위(Wei)는 CA-AgGaSe₂의 에너지 띠 간격이 CH-AgGaSe₂의 에너지 띠 간격보다 0.4eV 정도 작을 것이라 예상하였으나, 실제로는 CA-AgGaSe₂의 에너지 띠 간격이 CH-AgGaSe₂의 에너지 띠 간격과 거의 같은 값을 가지는 것으로 나타났다. 이런 차이를 보이는 이유의 하나는 본 발명에 따라 성장된 CA-AgGaSe₂ 결정의 격자상수 a가 야노티(Janotti)와 위(Wei)가 제시한 이론값보다 작은 것에 기인한다. 즉, 야노티(Janotti)와 위(Wei)는 CA-AgGaSe₂의 격자상수를 계산하기 위하여 정방 왜곡(tetragonal distortion=c/a)을 1.124로 가정하였으며, 이러한 가정하에 격자상수 a는 5.675Å로 계산되었다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 CA-AgGaSe₂는 XRD로부터 AgSe-GaSe 층의 주기(c-축 격자상수)가 5.555Å으로 확인되었으며, 이러한 값을 기초로 하여 야노티(Janotti)와 위(Wei가 제시한 정방 왜곡(tetragonal distortion=c/a)을 1.124로 가정하면 격자상수 a는 4.94 Å밖에 되지 않는다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 CA-AgGaSe₂ 결정은 이론적으로 계산된 것과 비교할 때 큰 압축응력을 받고 있으며, 이 큰 압축 응력은 띠 간격 에너지를 이론값보다 더 청색-변이(blue-shift)하게 될 것이다. 이는 본 발명에 따라 GaAs 기판에 성장시킨 CA-AgGaSe₂ 박막이 훌륭한 100% 스핀 분극된 전자원이 될 수 있음을 의미한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 야노티(Janotti)와 위(Wei)가 100% 스핀 분극된 전자원으로 활용할 수 있다고 주장하고 있는 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막의 제조방법을 제공하며, 이렇게 제조된 CuAu상 AgGaSe₂ 단결정 박막을 가속기의 스핀 분극된 전자원으로 활용할 경우 연구의 성과와 질을 획기적으로 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 있다.

앞에서 설명되고 도면에 도시된 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하므로, 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호 범위에 속하게 될 것이다.

Claims (15)

1. I족 및 Ⅲ족 원소를 포함하는 화합물을 증발원으로 하여 공급하면서 Ⅵ족 원소를 과잉으로 공급하여 기판상에 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 화합물의 단결정을 성장시키는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 증발원으로 ⅠⅢⅥ₂ 화합물의 결정 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 증발원으로 I₂Ⅵ와 Ⅲ₂Ⅵ₃ 화합물 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 증발원으로 I족 원소와 Ⅲ족 원소를 사용하는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
5. 청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판이 GaAs 또는 ZnSe에서 선택된 것임을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 기판이 GaAs인 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
7. 청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 I족 원소는 Cu, Ag에서 선택된 것이고, Ⅲ족 원소는 Ga, Al 또는 In에서 선택된 것이며, Ⅵ족 원소는 Se, S 또는 Te인 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 I족 원소는 Ag이고, Ⅲ족 원소는 Ga이며, Ⅵ족 원소는 Se인 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 기판이 GaAs 또는 ZnSe에서 선택된 것임을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢ Ⅵ₂ 단결정 박막의 형성방법.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 기판이 GaAs인 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
11. 청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 단결정 성장은 HWE(Hot-Wall Epitaxy), MBE(Molecular Beam Epitaxy), MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), Co-evaporation에서 선택된 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
12. 청구항 11에 있어서,

    상기 I족 원소는 Cu, Ag에서 선택된 것이고, Ⅲ족 원소는 Ga, Al 또는 In에서 선택된 것이며, Ⅵ족 원소는 Se, S 또는 Te인 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
13. 청구항 12에 있어서,

    상기 I족 원소는 Ag이고, Ⅲ족 원소는 Ga이며, Ⅵ족 원소는 Se인 것을 특징 으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 기판이 GaAs 또는 ZnSe에서 선택된 것임을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.
15. 청구항 14에 있어서,

    상기 기판이 GaAs인 것을 특징으로 하는 CuAu상 ⅠⅢⅥ₂ 단결정 박막의 형성방법.

Images