게르마늄과 기타 광전소재의 매력적인 세계를 소개하는 저희 블로그에 오신 것을 환영합니다.
고순도 게르마늄 가격이 떨어지기 시작한 이유는 무엇입니까?
최근 납과 아연 제련업체들은 재정적 압박을 완화하기 위해 관련 금속을 판매하려는 의지를 더욱 강화했습니다.
게르마늄의 발광 효율을 높이는 방법은?
게르마늄은 0.8eV의 직접 밴드갭을 갖지만, L 전도 밴드가 존재하기 때문에 본질적으로 간접 밴드갭 물질입니다.
그림 (a)에서 보듯이, 이 에너지 차이는 게르마늄을 비효율적인 광 방출기로 만듭니다. 왜냐하면 외부에서 주입된 전자의 대부분이 낮은 에너지 L 전도대 밸리를 차지하기 때문입니다. 방출된 광자의 합성 속도가 낮을 때, L 전도 밸리에 위치한 전자는 포논의 도움으로만 홀과 합성될 수 있지만, 전도대에서 간접적인 L 밸리를 채우면 r 지점에서 직접 합성되는 것을 관찰할 수 있습니다.
반면, r-전도성 계곡에 위치한 전자는 더 높은 복합화 속도로 홀과 복합화될 수 있습니다. 따라서, 게르마늄 직접 또는 유사 직접 밴드갭 물질인 경우, r-조합 밸리에서 캐리어 복합화 속도를 높이고 Ge를 에너지 효율적인 광 방출기로 만듭니다.
게르마늄의 직접 광학적 갭핑은 간접 갭핑보다 5배 더 높은 복사 합성 속도를 가진 매우 빠른 프로세스입니다. 즉, Ge의 직접 갭 방출은 직접 갭 반도체에서만큼 효율적입니다. Ge의 발광은 Ge의 직접 밴드갭 점프를 활용하여 상당히 향상될 수 있습니다.
일반적으로 Ge는 본질적으로 간접 밴드갭 물질에서 직접 밴드갭 물질로 변환할 수 있는데, 이는 위의 그림(b)에 나와 있듯이 인장 변형, r형 도핑 또는 주석이 포함된 Ge 합금을 도입함으로써 가능합니다. 두 방법 모두 단층의 밴드갭을 줄입니다. 즉, 직접 밸리의 밴드갭이 간접 L 밸리보다 더 빠른 속도로 감소하여 Ge의 밴드갭 구조가 변경되고 궁극적으로 Ge가 빛을 흡수하거나 방출할 수 있는 직접 밴드갭 물질로 변환됩니다.
위 그림은 게르마늄 밴드갭 다이어그램을 보여줍니다: (a) 벌크 Ge의 에너지 밴드 엔지니어링, (b) 인장 변형률과 n형 도핑을 사용한 Ge. 인장 변형률은 T와 L 밸리 사이의 에너지 차이를 줄이는 반면, n형 도핑은 남은 에너지 차이를 보상합니다. 변형률은 또한 가볍고 무거운 캐비티 밴드의 분리를 유도하며, 인장 응력이 증가함에 따라 더 큰 광도가 예상됩니다.
게르마늄은 인장 응력과 n형 도핑을 통해 엔지니어링하여 실온에서 더 나은 직접 밴드갭 광전자 방출을 달성할 수 있다는 것이 이론적으로 입증되었습니다. 인장 응력을 통해 잘못된 밴드갭을 엔지니어링하면 발광 다이오드 LED, 레이저 및 광 변조기와 같이 실리콘 기술과 완벽하게 호환되는 새로운 광전자 장치를 개발할 가능성이 열립니다. Ge는 에너지 조정 가능한 광 수확기(예: 광 검출기)에서 고효율 광전자 장치에 이르기까지 다양한 장치에 사용되었습니다.
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