Eu이 이온주입된 undoped와 Mg-doped GaN의 분광 특성 연구

Abstract

Eu을 이온주입한 GaN 시료에 대하여 Eu의 site들에 대한 연구와 Mg을 같이 도핑하였을 때의 효과를 분석하였다. 빨간색 광원으로 주목받는 620nm 근처의 Eu의 <TEX>$^5D_0\;{\rightarrow}\;^7F_2$</TEX> 전이에 대하여 photoluminescence (PL) 와 PL 여기 분광법을 이용하여 GaN 내에서 Eu 이온이 자리하는 이미 알려진 2 개의 site 이외에도 2 종류의 site들이 있음을 확인하였다. 이들 중 한 site는 Mg의 codoping에 의하여 PL 크기가 약 1.6배 증가하였다. 이는 GaN의 밴드갭보다 작은 trap에 의해 에너지를 전달받는 Er이나 Nd보다 Mg의 도핑에 의한 효과가 매우 작은 것이다. GaN:Eu에서는 Mg과 관련된 trap을 통하지 않고 GaN에서 직접 Eu으로 에너지를 전달하기 때문으로 생각된다. Eu sites and the effect of Mg codoping were investigated in Eu-implanted GaN films. Photoluminescence (PL) and PL excitation spectroscopies were performed on 620nm <TEX>$^5D_0\;{\rightarrow}\;^7F_2$</TEX> Eu ionic level transition and revealed the existence of 4 different Eu sites including the known 2 sites. PL intensity from one of the sites increased by a factor of 1.6 by the Mg-codoping. The enhancement of PL by Mg-codoping was less pronounced than Er- and Nd-implanted GaN, in which the trap-mediated energy transfer dominates. In GaN:Eu the above-gap excitation transfers the energy directly to the Mg related Eu site.