Hot Wall Epitaxy(HWE)법에 의해 성장된 MnAl2S4

Abstract

수평 전기로에서 MnAl2S4 다결정을 합성하여 HWE(Hot Wall Epitaxy)방법으로 MnAl2S4 단결정 박막을 반절연성 GaAs(100)기판에 성장시켰다. MnAl2S4 단결정 박막의 성장 조건은 증발원의 온도 630 ℃, 기판의 온도 410 ℃였고 성장 속도는 0.5㎛/hr였다. 이때 MnAl2S4 단결정 박막의 결정성의 조사에서 이중결정 X-선 요동곡선(DCRC)의 반폭치(FWHM)도 132 arcsec로 가장 작아 최적 성장 조건임을 알 수 있었다. MnAl2S4/SI(Semi-Insulated) GaAs(100) 단결정 박막의 광흡수와 광전류 spectra를 293 K에서 10 K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap Eg(T)는 varshni공식에 따라 계산한 결과 Eg(T) = 3.7920 eV - (5.2729 × 10-4 eV/K)T2/(T + 786 K). 이었으며 광전류 스펙트럼으로부터 Hamilton matrix(Hopfield quasicubic mode)법으로 계산한 결과 crystal field splitting energy Δcr값이 4.6 meV이며 spin-orbit energy Δso값은 41.3 meV임을 확인하였다. 10 K일 때 광전류 봉우리들은 n=1, 3일때 A1-, B1-와 C3-exciton 봉우리임을 알았다.