KR100760845B1 - Method for fabricating semiconductor device having low density quantum dot structure by applying thermal processing - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저밀도 양자점 구조를 가지는 반도체 소자를 제조하기 위한 발명에 관한 것이다, 본 발명에 따른 양자점 구조를 가지는 반도체 소자의 제조 방법은 a) 기판을 준비하는 단계; b) 상기 기판상에 버퍼층을 형성하는 단계; c) 제1 온도 하에서 상기 버퍼층 상에 양자점층을 형성하는 단계; d) 상기 기판에 열처리를 수행하는 단계 - 상기 열처리 수행시 열처리 온도는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도까지 올라간 후 다시 상기 제1 온도로 내려옴 - ; 및 e) 상기 양자점층 상에 덮개층을 형성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a semiconductor device having a low density quantum dot structure, the method of manufacturing a semiconductor device having a quantum dot structure according to the present invention comprises the steps of: a) preparing a substrate; b) forming a buffer layer on the substrate; c) forming a quantum dot layer on the buffer layer under a first temperature; d) performing heat treatment on the substrate, wherein the heat treatment temperature during the heat treatment is increased to a second temperature higher than the first temperature and then lowered back to the first temperature; And e) forming a cover layer on the quantum dot layer.
저밀도 양자점, 열처리, 단일광자광원 Low Density Quantum Dots, Heat Treatment, Single Photon Light Source
Description
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점 구조를 가지는 반도체 소자의 단면도.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a quantum dot structure according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 방법에 있어서 각각 시간에 따른 기판의 온도 및 셔터의 움직임을 보여주는 그래프.Figure 2a and 2b is a graph showing the temperature of the substrate and the movement of the shutter over time in the heat treatment method according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 3d는 (a)열처리를 실시하지 않은 반도체 소자 샘플, (b)양자점 성장온도 + 20℃로 열처리를 실시한 반도체 소자 샘플, (c)양자점 성장온도 + 30℃로 열처리를 실시한 반도체 소자 샘플 및 (d)양자점 성장온도 + 40℃로 열처리를 실시한 반도체 소자 샘플 각각의 표면의 원자 현미경(Atomic Force Microscopic) 사진.3A to 3D illustrate (a) a semiconductor device sample not subjected to heat treatment, (b) a semiconductor device sample subjected to heat treatment at quantum dot growth temperature + 20 ° C., and (c) a semiconductor device sample heat treated at quantum dot growth temperature + 30 ° C. And (d) Atomic Force Microscopic photographs of surfaces of semiconductor device samples subjected to heat treatment at quantum dot growth temperature + 40 ° C.
도 4는 + 20℃로 열처리를 한 샘플(b)과 양자점 성장온도 + 30℃로 열처리를 한 샘플(c)과 양자점 성장온도 + 40℃로 열처리를 한 샘플(d)들의 밀도 비교 그래프.4 is a density comparison graph of a sample (b) heat-treated at + 20 ° C., a sample (c) heat-treated at quantum dot growth temperature + 30 ° C., and a sample (d) heat-treated at quantum dot growth temperature + 40 ° C. FIG.
본 발명은 양자점 구조를 가지는 반도체 소자에 관한 것으로, 특히 열처리를 이용하여 저밀도 양자점 구조를 가지는 반도체 소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device having a quantum dot structure, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a low density quantum dot structure using heat treatment.
일반적으로, GaAs, InAs, InP 등의 화합물 반도체는 캐리어의 높은 이동도(mobility)와 직접천이(direct transition) 에너지 밴드 갭을 가지므로 우수한 전기적 광학적 특성을 갖는다. 이러한 우수한 특성과 함께 최근 에피텍시 성장 기술이 발달함에 따라, 화합물 반도체에서 에너지 밴드 갭이 서로 다른 물질 사이에서 이중 접합 구조(heterostructures)를 갖는 양자 우물(quantum well), 양자선(quamtum wire), 양자점(quantum dot) 등의 양자 구속 구조(quantum confinement) 를 이용한 연구가 활발히 진행되고 있다.In general, compound semiconductors such as GaAs, InAs, and InP have high mobility and direct transition energy band gap of carriers and thus have excellent electro-optical characteristics. With the recent development of epitaxy growth technology with these excellent properties, quantum wells, quantum wires, and heterostructures with heterostructures between materials with different energy band gaps in compound semiconductors, Research using quantum confinement such as quantum dot has been actively conducted.
양자 구속 구조 중에서도, 3차원 양자 구속 효과를 갖는 양자점은 캐리어(carrier)의 자유도가 0차원인 양자구조로서, 양자 우물이나 양자선에 비해 우수한 고온 특성을 가지며 낮은 문턱 전류(threshold current), 높은 광학적 이득(high differential gain) 및 낮은 온도 의존성 등의 특성을 갖는다. 이러한 우수한 특성으로 인하여, 양자점 구조를 갖는 반도체 소자는 발광 다이오드(light emitting diode:LED), 레이저 다이오드(laser diode:LD), 수광 소자 등의 광전소자(opto-electronic device)나 단전자 트랜지스터 등의 분야에서, 차세대 소자로서 각광 받고 있다.Among the quantum confinement structures, the quantum dots having the three-dimensional quantum confinement effect are quantum structures in which the degree of freedom of carriers is 0 dimensional, which is superior to quantum wells or quantum lines, and has high temperature characteristics, low threshold current, and high optical quality. It has characteristics such as high differential gain and low temperature dependency. Due to such excellent characteristics, semiconductor devices having a quantum dot structure include opto-electronic devices such as light emitting diodes (LEDs), laser diodes (LDs), light receiving devices, and single-electron transistors. In the field, it is attracting attention as a next generation element.
특히 저밀도 양자점을 이용하면 양자 암호 통신을 위한 단일 광자 광원 (single photon light source) 장치를 개발할 수 있는데, 단일 광자 광원은 하나의 광자만을 방출하는 광원으로서 양자역학의 얽힘 현상(entanglement)을 이용한 양자 암호화(quantum cryptography) 기술에 필수적으로 필요한 장치이다. 단일광자 광원의 구현 예로서, 적절한 크기 및 밀도의 양자점이 단일 광자를 발생하는 것으로 [Charles Santori, Matthew Pelton, Glenn Solomon, Yseulte Dale, and Yoshihisa Yamamoto, "Triggered Single Photons from a Quantum Dot", Physical Rev. Lett. 86, 8, 1502, 2001]에 상세하게 개시되어 있다. 상기 논문에 따르면, 단일 광자 광원 장치를 구현하기 위해서는 현재 양자점 형성에 대표적으로 사용되고 있는 InAs/GaAs 양자점을 1~2개/μm2 이하의 저밀도로 제조되어야 한다.In particular, low-density quantum dots can be used to develop single photon light source devices for quantum cryptographic communication. A single-photon light source emits only one photon and uses quantum entanglement. (quantum cryptography) is an essential device. As an example of a single photon light source, quantum dots of appropriate size and density generate single photons [Charles Santori, Matthew Pelton, Glenn Solomon, Yseulte Dale, and Yoshihisa Yamamoto, "Triggered Single Photons from a Quantum Dot", Physical Rev . Lett. 86, 8, 1502, 2001. According to the above paper, in order to implement a single photon light source device, InAs / GaAs quantum dots, which are currently used for quantum dot formation, should be manufactured at a low density of 1 to 2 / μm 2 or less.
그러나, 양자점을 형성하기 위한 일반적인 방법인, 격자상수의 부정합을 이용한 자발적 성장방법인 S-K(Stranski-Krastanov) 성장법 및 원자층을 교대로 성장시키는 원자층 성장 기법(Atomic Layer Epitaxy, ALE) 등의 방법에 의해서는, 양자 암호 통신을 위한 단일광자광원 장치를 구현하기 위해 충분히 저밀도인 양자점을 형성할 수 없다. 따라서, 양자 암호화 기술에서 양자점을 이용한 단일광자 발생을 위해서는 화합물 반도체에서 양자점의 밀도를 낮추기 위한 별도의 방법이 필요하다.However, SK (Stranski-Krastanov) growth method, which is a general method for forming quantum dots, and a spontaneous growth method using mismatch of lattice constants, and atomic layer growth technique (Atomic Layer Epitaxy, ALE) which alternately grows an atomic layer By the method, it is not possible to form quantum dots sufficiently low to implement a single photon light source device for quantum cryptographic communication. Therefore, in order to generate single photons using quantum dots in quantum encryption technology, a separate method for reducing the density of quantum dots in a compound semiconductor is required.
이러한 저밀도 양자점 형성을 위한 방법으로서, 분자 빔 에피텍시(Molecular beam epitaxy: MBE) 장비를 사용하여 InAs 양자점을 만드는 경우에, In cell 온도, As cell 온도, Ga cell 온도, 성장 기판 온도, In 주입시간, As 주입시간, 성장 중 단시간 등을 조절하여 InAS 양자점의 밀도를 낮추는 방법이 사용되어 왔다. (Jie Sun, Peng Jin and Zhan-Guo Wang, "Extremely low density InAs quantum dots realized in situ on (100) GaAs", Nanotechnology 15, 2004, 1763-1766 참조)As a method for forming such a low density quantum dot, in the case of making InAs quantum dots using molecular beam epitaxy (MBE) equipment, In cell temperature, As cell temperature, Ga cell temperature, growth substrate temperature, In injection A method of lowering the density of InAS quantum dots has been used by controlling the time, As injection time, and short growth time. (See Jie Sun, Peng Jin and Zhan-Guo Wang, "Extremely low density InAs quantum dots realized in situ on (100) GaAs", Nanotechnology 15, 2004, 1763-1766.)
그러나, MBE 장치를 이용한 양자점 형성 방법에 있어서, 상술한 바와 같은 셀이나 성장 기판의 온도를 변화시키는 종래 양자점 생성을 위한 방법을 사용하려면 셀이나 기판의 온도를 균일하게 상승시키기 위해 고가의 장비가 별도로 필요하고, In이나 As의 증착 시간을 조정해서는 In과 As의 성분 비율이 변경될 수 있어 원하는 구성비를 갖는 InAs 양자점의 제작이 어려운 문제가 있다.However, in the method of forming a quantum dot using the MBE apparatus, in order to use the conventional method for generating the quantum dot that changes the temperature of the cell or the growth substrate as described above, expensive equipment is separately added to uniformly raise the temperature of the cell or the substrate. If necessary, by adjusting the deposition time of In or As, the component ratio of In and As can be changed, making it difficult to manufacture InAs quantum dots having a desired composition ratio.
따라서, 본 발명은, InAs 양자점을 성장한 직후 성장기판 온도를 InAs 양자점을 성장한 온도보다 일정 온도 까지 올린 후, 다시 원래의 InAs 양자점을 성장한 온도로 내리는 열처리를 실시하여 저밀도 양자점 군을 형성하는 반도체 소자의 제조 방법을 제공한다.Therefore, the present invention is a semiconductor device for forming a low-density quantum dot group by raising the growth substrate temperature to a predetermined temperature immediately after the growth of the InAs quantum dots, and then lowering the original InAs quantum dots to the growth temperature. It provides a manufacturing method.
본 발명의 특징에 따르면, 양자점 구조를 가지는 반도체 소자의 제조 방법이 제공되는데, 이 방법은, a) 기판을 준비하는 단계; b) 상기 기판상에 버퍼층을 형성하는 단계; c) 제1 온도 하에서 상기 버퍼층 상에 양자점층을 형성하는 단계; d) 상기 기판에 열처리를 수행하는 단계 - 상기 열처리 수행시 열처리 온도는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도까지 올라간 후 다시 상기 제1 온도로 내려옴 - ; 및 e) 상기 양자점층 상에 덮개층을 형성하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 기판은 바람직하게는 반절연 GaAs, n형 GaAs, p형 GaAs, 반절연 InP, n형 InP, p형 InP, Si 기판이고, 상기 버퍼층 및 덮개층은 바람직하게는 GaAs, InGaAs, AlGaAs, InP, InGaAsP, InGaAlAs로 형성되며, 상기 열처리를 수행하는 단계는 양자점 형성 온도인 460℃로부터 480℃ 내지 500℃의 온도까지 올린 후 다시 460℃로 내림으로써 실시된다.According to a feature of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a quantum dot structure, the method comprising the steps of: a) preparing a substrate; b) forming a buffer layer on the substrate; c) forming a quantum dot layer on the buffer layer under a first temperature; d) performing heat treatment on the substrate, wherein the heat treatment temperature during the heat treatment is increased to a second temperature higher than the first temperature and then lowered back to the first temperature; And e) forming a cover layer on the quantum dot layer. Here, the substrate is preferably semi-insulated GaAs, n-type GaAs, p-type GaAs, semi-insulated InP, n-type InP, p-type InP, Si substrate, the buffer layer and the cover layer is preferably GaAs, InGaAs, AlGaAs , InP, InGaAsP, InGaAlAs, and the step of performing the heat treatment is performed by raising the temperature from 460 ° C. to 480 ° C. to 500 ° C. after the quantum dot formation temperature is lowered to 460 ° C. again.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점 구조를 가지는 반도체 소자의 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(1) 상에 버퍼층(2)을 형성한다. 버퍼층(2)은 반도체 기판(1)과 동일하거나 비슷한 격자상수를 가지는 층으로 형성한다. 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기 반도체 기판(1)은 반절연 GaAs 기판을 사용하며, 버퍼층(2)은 GaAs으로 형성될 수 있으나, 반도체 기판으로서 n형 GaAs, p형 GaAs, 반절연 InP, n형 InP, p형 InP, Si 기판이 사용될 수 있으며, 상기 버퍼층은 InGaAs, AlGaAs, InP, InGaAsP, InGaAlAs로 형성될 수도 있다.1 is a cross-sectional view of a semiconductor device having a quantum dot structure according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a
일 실시예에서 GaAs 기판을 약 600℃로 가열시켜 기판 표면의 산화막을 제거한 후, 기판의 온도를 580℃로 낮추어 약 100 nm 두께의 GaAs를 버퍼(buffer)로서 성장시킨다. 버퍼층(2)은 반도체 기판(1) 표면에 원하지 않는 불순물이 함입되는 것을 방지해주며, 또한 반도체 기판(1)의 표면이 평탄하지 않은 경우에 발생하는 소자의 특성 저하를 막는 역할을 한다. 버퍼층(2)은 약 580℃에서 분자선 에피택시(Molecular Beam Epitaxy, MBE) 방법 또는 유기금속 화학증착법(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)등을 이용하여 바람직하게는 약 100 nm 두께로 형성될 수 있다.In one embodiment, the GaAs substrate is heated to about 600 ° C. to remove the oxide film on the substrate surface, and then the temperature of the substrate is lowered to 580 ° C. to grow GaAs about 100 nm thick as a buffer. The
도 1에 도시된 바와 같은 구조 제작에 사용된 장비는 분자선 성장 장치로서 예컨대 영국 소재의 VG semicon사의 V80 장비를 사용할 수 있다. 성장 환경의 진공을 위하여 이온 펌프를 사용할 수 있으며, 액화질소를 충전한다. 성장 시작 전의 진공도를 나타내는 내부 압력은 바람직하게는 약 2.5 x 10-11 torr이고, 성장 중에는 2.5 x 10-11 ~ 2 x 10-7 torr이다. 상기 장비에는 2개의 Ga 공급원, 1개의 In 공급원, 1개의 As 공급원이 장착되어 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서 사용된 As/Ga의 압력 비율은 약 10:1로 설정하였다.The equipment used for fabricating the structure as shown in FIG. 1 may use, for example, V80 equipment of VG semicon, UK, as a molecular beam growth device. Ion pumps can be used for vacuum of the growing environment and are filled with liquid nitrogen. The internal pressure, which indicates the degree of vacuum before the start of growth, is preferably about 2.5 x 10 -11 torr and during growth is 2.5 x 10 -11 to 2 x 10 -7 torr. The equipment is equipped with two Ga sources, one In source and one As source. The pressure ratio of As / Ga used in the preferred embodiment of the present invention was set to about 10: 1.
상기 버퍼층(2)의 형성이 완료 된 후, 버퍼층(2) 상에 일정한 고정온도 예컨대, 약 460℃(양자점 성장온도) 에서 양자점(3)을 성장시킨다. 본 발명의 일실시예에 따라 양자점(3)은, 원자층 성장 기법(Atomic Layer Epitaxy, ALE) 이용하여 InAs를 성장시켜 형성할 수 있다. 또한, 자발형성(Self-assembling)으로 양자점을 성장시키는 S-K(Stranski-Krastanov) 성장법을 이용하여 InAs 또는 InGaAs으로 형성할 수도 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 InAs를 성장시켜 양자점을 형성하는 것에 대해서 설명하고 있으나, InAs 양자점 외의 다른 물질, 예컨대 InGaAs, In(Al)GaAs(P), InP, InGaP, Si(Ge), Zn(Cd)Se 등을 성정시켜 양자점을 형성할 수 있다.After the formation of the
도 2a는 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 방법에 있어서 시간에 따른 기판의 온도를 보여주는 그래프이다. 양자점을 성장한 직후 성장기판 온도를 양자점을 성장한 온도(양자점 성장 온도로서 약 460℃) 보다 소정의 온도만큼(예컨대 20℃ 내지 40℃) 높게 올린 후 다시 원래의 양자점을 성장한 온도로 내림으로써 열처리를 수행한다. 이후, 양자점을 성장한 온도와 동일한 온도에서 양자점 상에 덮개층을 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 덮개층은 GaAs로 형성될 수 있으나, InGaAs, AlGaAs, InP, InGaAsP, InGaAlAs로도 형성될 수 있다. 원하는 광특성을 얻기 위해서는 양자점(3) 및 덮개층(4)을 다수번 번갈아 형성할 수도 있다.Figure 2a is a graph showing the temperature of the substrate over time in the heat treatment method according to an embodiment of the present invention. Immediately after the growth of the quantum dots, the growth substrate temperature is raised by a predetermined temperature (for example, 20 ° C. to 40 ° C.) higher than the temperature at which the quantum dots are grown (about 460 ° C. as the quantum dot growth temperature), and the heat treatment is performed by lowering the original quantum dots to the grown temperature. do. Thereafter, a cover layer is formed on the quantum dots at the same temperature as the quantum dots are grown. In a preferred embodiment of the present invention, the cover layer may be formed of GaAs, but may also be formed of InGaAs, AlGaAs, InP, InGaAsP, InGaAlAs. In order to obtain desired optical characteristics, the
도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 열처리 방법에 있어서 시간에 따른 장비의 셔터 움직임을 보여주는 그래프이다. 도 2b에 도시된 바와 같이, 양자점 성장 구간, 열처리 구간 및 양자층 덮개 성장 구간에 걸쳐 As 셔터는 항상 열어놓은 상태이며, InAs 양자점 성장 시에는 In 셔터는 열어놓고, GaAs 양자점 덮개 성장 시는 Ga 셔터를 열어 놓는다.Figure 2b is a graph showing the shutter movement of the equipment over time in the heat treatment method according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2B, the As shutter is always open over the quantum dot growth period, the heat treatment period, and the quantum layer cover growth period, the In shutter is opened during InAs quantum dot growth, and the Ga shutter during GaAs quantum dot cover growth. Leave it open.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 소자 샘플 표면을 원자 현미경(atomic force microscope:AFM)으로 찍은 사진이다. 구체적으로는, 도 3a는 열처리를 실시하지 않은 반도체 소자 샘플, 도 3b는 양자점 성장온도 + 20℃로 열처리를 실시한 반도체 소자 샘플, 도3c는 양자점 성장온도 + 30℃로 열처리를 실시한 반도체 소자 샘플, 도 3d는 양자점 성장온도 + 40℃로 열처리를 실시한 반도체 소자 샘플 표면의 원자 현미경(Atomic Force Microscopic) 사진을 나타낸다.3 is a photograph taken with an atomic force microscope (AFM) of a semiconductor device sample surface according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 3A shows a semiconductor device sample not subjected to heat treatment, FIG. 3B shows a semiconductor device sample subjected to heat treatment at a quantum dot growth temperature + 20 ° C, and FIG. 3C shows a semiconductor device sample subjected to heat treatment at a quantum dot growth temperature + 30 ° C., FIG. 3D illustrates an atomic force microscopic image of a surface of a semiconductor device sample subjected to heat treatment at a quantum dot growth temperature of + 40 ° C. FIG.
열처리를 실시하지 않은 반도체 소자 샘플을 나타내는 도 3a에 따르면, 3.7×1010개/cm2의 양자점 밀도를 가지고 있음이 관측되었다. 양자점 성장온도 + 20℃ 로 열처리를 한 도 3b에서는 2.2×1010개/cm2의 양자점 밀도를, 양자점 성장온도 + 30℃로 열처리를 한 도 3c에서는, 6.4×109개/cm2의 양자점 밀도를, 양자점 성장온도 + 40℃로 열처리를 한 도 3d에서는 동그란 원안에 한 개의 양자점을 볼 수 있으며 6.2×106 개/cm2 의 양자점 밀도를 가지고 있음이 관측되었다. 즉, 4μm2 당 1개 이하의 양자점 밀도를 갖는다. 더 높은 성장온도에서도 열처리를 하였으나, InAs 양자점이 생성되지 않았다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 저밀도 양자점 성장을 위한 열처리 공정의 최적 온도가 존재한다는 것을 알 수 있다.According to FIG. 3A, which shows a semiconductor device sample not subjected to heat treatment, it was observed that it had a quantum dot density of 3.7 × 10 10 holes / cm 2 . In FIG. 3B heat-treated at the quantum dot growth temperature + 20 ° C, the quantum dot density was 2.2 × 10 10 / cm 2 , and in FIG. 3C heat-treated at the quantum dot growth temperature + 30 ° C., the quantum dot at 6.4 × 10 9 holes / cm 2 . In FIG. 3d, the density was heat-treated at the quantum dot growth temperature + 40 ° C., it was observed that one quantum dot was seen in a round circle and had a quantum dot density of 6.2 × 10 6 particles / cm 2 . That is, it has a density of one or less quantum dots per 4 μm 2 . Heat treatment was also performed at higher growth temperatures, but no InAs quantum dots were produced. Therefore, according to a preferred embodiment of the present invention, it can be seen that there is an optimum temperature of the heat treatment process for low density quantum dot growth.
도 4는 + 20℃로 열처리를 한 샘플(b)과 양자점 성장온도 + 30℃로 열처리를 한 샘플(c)과 양자점 성장온도 + 40℃로 열처리를 한 샘플(d)들의 밀도 비교 그래프이다. 도 4에서 보이는 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리를 적용하면 4μm2 당 1개 이하의 저밀도 InAs 양자점을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.4 is a density comparison graph of a sample (b) heat-treated at + 20 ° C., a sample (c) heat-treated at quantum dot growth temperature + 30 ° C., and a sample (d) heat-treated at quantum dot growth temperature + 40 ° C. FIG. As shown in FIG. 4, it can be seen that when the heat treatment according to the preferred embodiment of the present invention is applied, one or less low density InAs quantum dots per 4 μm 2 can be obtained.
상술한 바와 같은 저밀도의 양자점을 갖는 반도체 소자를 이용하여, 한번에 한 개의 광자가 방출되는 단일 광자 LED, 즉 단일광자 광원(single photon light source)을 구현할 수 있다.By using the semiconductor device having a low density quantum dot as described above, it is possible to implement a single photon LED, that is, a single photon light source that emits one photon at a time.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 양자점 구조를 가지는 반도체 소자의 형성 방법에 있어서, 양자점을 가지는 구조상에 양자점 성장 시의 온도보다 소 정의 온도보다 높였다가 다시 양자점 성장 온도로 내림으로써 열처리를 실시하여, 한 개의 양자점에서 한 개의 광자가 방출되는 단일광자 광원(single photon light source)을 용이하게 구현할 수 있다. 특히, 대표적인 실용예인 InAs/GaAs 양자점을 1~2/μm2 이하의 저밀도로 만들어서 단일광자광원 장치를 구현하기가 수월해진다.In the method of forming a semiconductor device having a quantum dot structure according to the present invention, the heat treatment is carried out by raising the quantum dot growth temperature from a temperature higher than the temperature at which the quantum dot is grown and then lowering the temperature to the quantum dot growth temperature. It is easy to implement a single photon light source in which one photon is emitted from one quantum dot. In particular, it is easy to implement a single photon light source device by making InAs / GaAs quantum dots, which are typical practical examples, at a low density of 1 to 2 / μm 2 or less.
상술한 실시예는 본 발명의 원리를 응용한 다양한 실시예의 일부를 나타낸 것에 지나지 않음을 이해해야 한다. 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질로부터 벗어남이 없이 여러 가지 변형이 가능함을 명백히 알 수 있을 것이다.It is to be understood that the above described embodiments are merely illustrative of some of the various embodiments employing the principles of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications may be made without departing from the spirit of the invention.
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