ÉU ê sX N ËV ê s CdS8 ý ° Ë Ñ] K ¡X ì Ä — ¤V R Ë

‰

˜ mø m Ç  ¹ ŏ Œ= kõ u §  “ Ó Þ # b MOCVDz º < gX c l” X ¢ “ Õ ×U ê sX N ËÊ Ý ø

m

ÉU ê sX N ËV ê s CdS8 ý ° Ë Ñ] K ¡X ì Ä — ¤V R Ë

L

| - > Z 9 

∗ · T | ¡Z 9  · ö ¶ B . > ) כ

× 

æ € © œ@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ , " fÖ  ¦ 156-756 (2005¸   1 Z 4 19{ 9  ~ à Î6 £ §)

GaAs (111) õ  (100) l ó ø Í0 A\  y Œ •y Œ • € ª œ| 9 _  ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ õ  { 9 ~ ½ Ó& ñ  © œ CdS é ß –  & ñ ~ à Ì} Œ •`  ¦ é ß –{ 9 „  

½

¨^ ‰(diethyldithiocarbamate, C

¹⁰

H

22

CdN

2

S

4

)\  ¦  6   x # Œ metal organic chemical vapor deposi- tion(MOCVD) – Ð $ í  © œ % i  .  6   x ô  Ç „  ½ ¨^ ‰_  \ P & h  : £ ¤$ í õ  ~ à Ì} Œ •$ í  © œ : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨ “ ¦, $ í  © œr †   ¹ ¢ ¤

~

½ Ó& ñ CdSü < & ñ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  µ 1 Ï F  g Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ   ë ß –(Raman) shift\  › ' a # Œ ƒ  ½ ¨ % i  . { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •\ " f  H F  g   \  -t  2.549 eV\  0 Au ô  Ç 5 Å q ~ Ã Ì # Œl  (I

2

) \  _ ô  Ç y © œô  Ç µ 1 Ï F  g 4 Ÿ x Ä ºo (peak)ü <

2.449 eV \  ×  æd ” `  ¦ é  H ; Ÿ ¤ s  V , “ ¦ €  •ô  Ç D-A Š © œ µ 1 Ï F  g 4 Ÿ x Ä ºo  › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  . ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •\ " f  H F  g



 \  -t  2.546 eV\  4 Ÿ x Ä ºo \  ¦ é  H ×  æ$ í • ¸ -\  5 Å q ~ Ã Ì  ) a # Œl  \  _ ô  Ç I

2

µ 1 Ï F  g õ  2.553 eV\   Ä »# Œ l

  › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  . ¢ ¸ô  Ç { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ • — ¸¿ º\ " f y © œô  Ç / B N" î í ß –ê ø Ís  › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  .

PACS numbers: 78

Keywords: CdS, MOCVD, PL, Raman

I. " e  ] Ø

CdS  H \  -t  {  ç ß –  s   © œ“ : r \ " f 2.43 eV– Ð, CuInSe

₂

\  ¦ s 6   x ô  Ç ~ à Ì} Œ •+ þ A I € ª œ„  t _  ‚ ½ Ó Ó ü t| 9 – Ð s 6   x

÷

&“ ¦ e ”   [1,2]. ¢ ¸ô  Ç CdS  H r  F  g‚  - ü @‚   % ò % i \ " f



6   x ÷ &  H F  g„    ™ è – Ð ; Ÿ ¤V , >   Ö ¸6   x ÷ &“ ¦ e ” “ ¦, q ‚  + þ A F 

g † < Æ ™ è – Ð  6   x ) a   [3,4].



© œ“ : r @ /l · ú š \ " f CdS  H ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ    – Ð   & ñ  o  ) a  .

Õ

ª! 3 \ • ¸ Ô  ¦ ½ ¨ “ ¦ þ j   H \   H   & ñ $ í  © œ l Õ ü t _  µ 1 τ  Ü ¼– Ð { 9

~ ½ Ó& ñ  © œÜ ¼– Е ¸ $ í  © œ÷ &“ ¦ e ”  . { 9 ~ ½ Ó& ñ  © œ_  CdS  H  © œ

“

: r @ /l · ú š \ " f ï  r î ß –& ñ  © œI s  . @ / Òì  r _  ì ø ͕ ¸^ ‰ ™ è



\   Ö ¸6   x ÷ &  H ì ø ͕ ¸^ ‰  H { 9 ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸\  ¦ “ ¦, CdS s  [

þ

t õ  ° ú  s  & h 8 £ x Ü ¼– Ð $ í  © œ÷ &# Q ™ è \   Ö ¸6   x ÷ &l  0 AK " f



 H { 9 ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸– Ð $ í  © œ÷ &# Q  l  M :ë  H \  s \  › ' a ô  Ç ƒ  

½

¨  H B Ä º › ' a d ” `  ¦ = å J “ ¦ e ”  . t ë ß –  f ”  t • ¸ { 9 ~ ½ Ó& ñ

½

¨› ¸ CdS\  › ' a ô  Ç Ó ü t$ í “ É r ¸ ú ˜ · ú ˜ 94 R e ” t   H · ú §“ É r  © œI s 



.

s

 ƒ  ½ ¨\ " f  H é ß –{ 9  „  ½ ¨^ ‰ C

10

H

22

CdN

2

S

4

`  ¦ s 6   x 

#

Œ € ª œ| 9 _  { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS(c-CdS)ü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS(h-CdS) é ß –

 

& ñ ~ à Ì} Œ •`  ¦ GaAs(100) õ  (111) l ó ø Í0 A\  $ · ú š MOCVD

–

Ð y Œ •l  $ í  © œr (   . ½ + Ë$ í ô  Ç „  ½ ¨^ ‰_  \ P & h  : £ ¤$ í õ  ~ à Ì} Œ •

$ í

 © œ : £ ¤$ í `  ¦ › ¸  % i “ ¦, ¢ ¸ô  Ç $ í  © œô  Ç ~ à Ì} Œ •_  F  g † < Æ& h  : £ ¤

∗

E-mail: [email protected]

$ í

Ü ¼– Ð photoluminescence(PL)õ  / B N" î  ë ß –í ß –ê ø Í`  ¦ $ “ : r

\

" f 8 £ ¤& ñ # Œ Ó ü t$ í `  ¦ ½ ©" î “ ¦  % i  .

II. ÷ m Ç ] M ö

¹

¢

¤ ~ ½ Ó& ñ õ  { 9 ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸_  CdS é ß –  & ñ ~ à Ì} Œ •`  ¦  ^ ‰ ½ + Ë

$ í

ô  Ç é ß –{ 9  „  ½ ¨^ ‰, diethyldithiocarbamate, C

10

H

₂₂

CdN

₂

S

4

\  ¦  6   x # Œ GaAs (111)õ  (100) l ó ø Í 0 A\  $ · ú š MOCVD ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð y Œ •l  $ í  © œr (   . ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œ“ É r à º

¨ î

ì ø Í6 £ x chamber \ " f s À Ò# Q & ’ Ü ¼ 9, $ í  © œ „  \  ì ø Í6 £ x chamber ? / Ò_  · ú š§ 4 “ É r 1 × 10

⁻⁵

torr – Ð C l  % i “ ¦, $ í



© œ ×  æ \   H 20 militorr\  ¦ Ä »t  % i  . ! Q^  ¦  Q(bubbler)ü <

/ B

N/ å L› ' a _  “ : r • ¸  H y Œ •y Œ • 180

^◦

C, 190

^◦

C – Ð % i “ ¦, l ó ø Í_ 

“

: r • ¸  H 400

^◦

C – Ð % i  . î  r ì ø Í Û ¼  H Ar s  9, 7 £ x ‚ Ã Ì r  ç

ß –“ É r 30 ì  r s  .

é

ß –{ 9  „  ½ ¨^ ‰, C

10

H

₂₂

CdN

₂

S

₄

,   H sodium hydroxide\  ¦ solvent“   methanol\  0 l q“   Ê ê diethyl amineõ  carbon disulfide\  ¦ V , “ ¦ cadmium chloride\  ¦ dropwise # Œ 0

^◦

C

\

" f 24 r ç ß – 1 l x î ß – “ §ì ø Í # Œ ½ + Ë$ í % i  .

$ í

 © œr †   ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ õ  { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  ½ ¨› ¸  H X‚    r ] X

  © œu \  ¦ s 6   x # Œ › ¸  % i “ ¦, F  g † < Æ& h  : £ ¤$ í “   PLõ    ë

ß –: £ ¤$ í “ É r s ×  æ  r] X     ì  rF  g l ü < é ß –{ 9  F  g   > à ºl – Ð 8

£ ¤& ñ % i  . r « Ñ_  Í ‰ ty Œ •“ É r closed-cycle He Í ‰ t1 l x l \  ¦  

-98-

Fig. 1. (a) Variation of the growth rate of CdS films as function of growth temperature(substrate temperature) with the 10-sccm flow rate and 150

^◦

C bubbler tempera- ture. and (b) the differential scanning calorimetry(DSC) data and the mass-loss graph measured at atmospheric pressure.

6  

x % i  . # Œl  F  g " é ¶“ É r Ar s “ : r Y Us $ \  ¦  6   x % i Ü ¼ 9, Ar Y Us $ \ " f ~ ½ ÓØ  ¦ ÷ &  H # Œ Q t    © œ_  y n C`  ¦ s 6   x 

#

Œ / B N" î  ë ß – í ß –ê ø Í`  ¦ ƒ  ½ ¨ % i  . 8 £ ¤& ñ r  r « Ñ_  \ P `  ¦

~

½ Ót  l  0 A # Œ # Œl  F  g " é ¶ _  [ jl \  ¦ 20 mW s  – Ð % i 



.

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

!

Q^  ¦  Q_  “ : r • ¸\  ¦ 180

^◦

C, Ä »| ¾ Ó`  ¦ 10 sccm Ü ¼– Ð % i 

`

 ¦ M :, Ä »o l ó ø Í_  “ : r • ¸\    É r CdS ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œÒ  ¦   



oü <  6   x ô  Ç „  ½ ¨^ ‰_   o† < ƽ ¨› ¸\  ¦ Fig. 1(a) \  ˜ Ð% i  .

Fig. 1(b) _  Õ ªa Ë >“ É r  6   x ô  Ç é ß –{ 9 „  ½ ¨^ ‰_  @ /l · ú š\ " f 8 £ ¤

&

ñ ô  Ç “ : r • ¸\    É r differential scanning calorimetry(DSC) data, | 9 | ¾ Ó ’ < Hz  ´ Õ ªA á Ô\  ¦ ˜ Г    כ s  . Õ ªa Ë >\ " f ˜ Г    כ õ  ° ú  s , l ó ø ͓ : r • ¸ 430

^◦

C  t   H CdS ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œÒ  ¦ s

 ß ¼>  7 £ x    s  s  © œ_  “ : r • ¸\ " f  H " f" fy  7 £ x 

% i  . { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð, MOCVD\ " f l ó ø ͓ : r • ¸\    É r ~ Ã Ì }

Œ

•_  $ í  © œÒ  ¦“ É r ß ¼>  [ j % ò % i Ü ¼– Ð ½ ¨ì  r # Œ Ò q ty Œ •½ + É Ã º e ” 



. ± ú “ É r l ó ø ͓ : r • ¸\ " f  H ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œÒ  ¦“ É r l ó ø Í_  “ : r • ¸

\

 ß ¼>  % ò † ¾ Ó`  ¦ ~ à Î>  ÷ &“ ¦, 1 l x§ 4 † < Æ “    ~ à Ì} Œ • $ í  © œ\  Å

Җ Ð  H % ò † ¾ Ó`  ¦ ï  r  . s  % ò % i \ " f $ í  © œÒ  ¦“ É r l ó ø Í\ " f { 9

# Q
  H  o† < Æì ø Í6 £ x \  _  # Œ ] jô  ǝ ) a  . ×  æ ç ß –“ : r • ¸ % ò % i 

\

" f ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œ“ É r l ó ø Í0 A\  + þ A$ í  ) a Û ¼_   â > 8 £ x`  ¦ :

Ÿ

x ô  Ç r « Ñ_  S X ‰ í ß –õ  | 9 | ¾ Ós 1 l x \  _  # Œ ] jô  ǝ ) a  .  t  }

Œ

•Ü ¼– Ð, Z  }“ É r l ó ø Í “ : r • ¸\ " f  H, $ í  © œ  ) a ~ à Ì} Œ •_  F 7 £ x µ 1 ϖ Ð

“

  # Œ l ó ø Í_  “ : r • ¸ 7 £ x † < Ê\     š ¸y  9 ¿ ºa  y Œ ™

™

è >   ) a  .

Fig. 2. X-ray diffraction(XRD) patterns of hexagonal and cubic phase CdS samples grown on GaAs (111) and (100) substrates by low pressure metal organic chemical vapor deposition(MOCVD).

Fig. 1(a) \ " f, l ó ø Í “ : r • ¸ 430

^◦

C  t  ~ à Ì} Œ • $ í  © œÒ  ¦ _

   É r 7 £ x   H l ó ø ͓ : r • ¸_  7 £ x \    É r „  ½ ¨^ ‰, di- ethyldithiocarbamate, _  \ P ì  r K Ö  ¦ 7 £ x \  l “  ô  Ç  כ s 

“

¦, 440

^◦

C s  © œ_  “ : r • ¸ % ò % i \ " f ~ à Ì} Œ • $ í  © œÒ  ¦ s  é  H  o  ) a

 כ

“ É r ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œs  „  ½ ¨^ ‰_  S X ‰ í ß –\  _  # Œ : Ÿ x ] j÷ &l  M

:ë  H s   # Œ ”   . z  ´+ « > “ : r • ¸ # 3 0 A ? /\ " f ~ à Ì} Œ • $ í  © œÒ  ¦ _

 y Œ ™™ è  H › ' a8 £ ¤ ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ .

Fig. 1(b) \  ˜ Г   DSC data\ " f, 250

^◦

C \  0 Au ô  Ç „  

½

¨^ ‰ diethyldithiocarbamate_  ' Í f  ¨\ P  4 Ÿ x Ä ºo   H Ö 6 x K & h 

\

 K { © œ   H  כ s “ ¦, 275

^◦

C   H ~ ½ Ó\  r  Œ •÷ &  H ¿ º  P : f  ¨

\ P

 ì ø Í6 £ x“ É r „  ½ ¨^ ‰_  5 p x  o\  _ ô  Ç  כ s  .

Fig. 2 \   H ! Q^  ¦  Q_  “ : r • ¸\  ¦ 180

^◦

C, GaAs l ó ø Í_  “ : r

•

¸\  ¦ 400

^◦

C – Ð # Œ $ · ú š MOCVD– Ð $ í  © œr †   ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ õ  { 9

~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸ CdS ~ à Ì} Œ •_  X-ray diffraction(XRD) Á º] (\  ¦

˜

Г    כ s  . ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •\ " f 26.28 • ¸ü < 54.26 • ¸

\

 0 Au ô  Ç  r] X  4 Ÿ x Ä ºo   H y Œ •y Œ • (002)ü < (004) €  Ü ¼– РÒ'  _

  r] X \  _ ô  Ç  כ s “ ¦, { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  XRD  r] X  Á

º] (\ " f 30.61 • ¸ü < 63.77 • ¸_  4 Ÿ x Ä ºo   H (200) õ  (400)

€

 \  y Œ •l  K { © œ   H 4 Ÿ x Ä ºo s  .

27.13, 56.09, 31.72, 58.85, 62.84, Õ ªo “ ¦ 66.02 • ¸\  0 A u

ô  Ç y © œô  Ç \ Vo ô  Ç 4 Ÿ x Ä ºo   H GaAs (100) ü < (111) €  Ü ¼– Ð Â

Ò'   r] X  ) a CuKa

₁

õ  CuKa

2

‚  s  .

X‚    r] X  ì  r$ 3    õ  GaAs(100) l ó ø Í0 A\  $ í  © œ  ) a CdS

~ Ã

Ì} Œ •“ É r { 9 ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸– Ð $ í  © œ÷ &% 3 “ ¦, GaAs(111) l ó ø Í0 A\ 

$ í

 © œ  ) a CdS ~ à Ì} Œ •“ É r ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸– Ð y Œ •l  $ í  © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9,



 É r ½ ¨› ¸_   © œ“ É r ” > r F  t  · ú §  H  כ Ü ¼– Ð ˜ Г   . 26.28

•

¸\  0 Au ô  Ç ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS_  (002) €  õ  30.61 • ¸\  0 Au 

Fig. 3. The photoluminescence(PL) spectra of c- and h-CdS films grown on (100) and (111) GaAs substrates, respectively, obtained at 3.4 K. Solid line obtained with 476.5-nm laser line, and dotted line with 457.9-nm laser line. Several sharp peaks assigned (LO or TO) are Ra- man peaks.

ô

 Ç { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS (200) €  _  XRD Á º] (– Ð > í ß –  ) a     © œÃ º



 H y Œ •y Œ • c

^h

= 6.782 ˚ A õ  a

^c

= 5.841 ˚ A s  . s [ þ t     © œ Ã

º  s _  q  c

^h

/a

c

  H 1.642 – Ð s  © œ& h “   ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ closest- packing \ " f_  c/a = 1.633õ  ¸ ú ˜ { 9 u † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”  .

Fig. 3(z  ´‚  : 476.5 nm   © œ_  Ar s “ : r Y Us $   6   x,

&

h

‚  : 457.9 nm   © œ_  Ar s “ : r Y Us $   6   x)“ É r 3.4 K \ 

"

f 8 £ ¤& ñ ô  Ç (100)õ  (111)€   GaAs l ó ø Í0 A\  y Œ •l  $ í  © œr 

† 

 { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  PL Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦ ˜ Ð

“

   כ s  . Õ ªa Ë >\ " f ; Ÿ ¤ s  V , “ É r 4 Ÿ x Ä ºo   H PL \  _ ô  Ç  כ s

“ ¦, longitudinal optical(LO)ü < transverse optical(TO) 1

p

x Ü ¼– Ð ³ ðr   ) a \ Vo ô  Ç 4 Ÿ x Ä ºo   H  ë ß – 4 Ÿ x Ä ºo s  .

MOCVD – Ð GaAs (100) l ó ø Í0 A\  $ í  © œr †   { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  PL Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 “ É r GaAs (111)€   0 A\  $ í  © œr 

† 

 ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  PL Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ   ™ è   É r — ¸€ ª œ

`

 ¦ “ ¦ e ” 6 £ §`  ¦ ^  ¦ à º e ”  . F  g   \  -t  2.549 eV\  0 A u

ô  Ç PL 4 Ÿ x Ä ºo   H  Ä » # Œl  \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð Æ Ò& ñ ÷ &

“

¦, 2.447 eV\  0 Au ô  Ç ; Ÿ ¤ s  V , “ É r 4 Ÿ x Ä ºo   H · û  “ É r Å Ò> h ü

< ~ à Î> h Š © œ_  F   ½ + Ë\  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð Æ Ò& ñ  ) a  . Y. En- doh [5]1 p x“ É r dimethylcadmium(DMCd) õ  H

2

S Û ¼\  ¦ s  6

 

x # Œ MOCVD– Ð GaAs l ó ø Í0 A\  { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó

&

ñ CdS\  ¦ y Œ •l  $ í  © œr v “ ¦, 4.2 K\ " f PL`  ¦ › ' a8 £ ¤ % i 



. s [ þ t“ É r { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS– РÒ'  F  g   \  -t  2.539 eV\  0

Au ô  Ç PL 4 Ÿ x Ä ºo \  ¦ › ' a ¹ 1 Ï % i “ ¦ s \  ¦  Ä » # Œl  \  _  ô

 Ç µ 1 Ï F  g s   % i Ü ¼ 9, 2.458 eV_  ; Ÿ ¤ s  V , “ É r 4 Ÿ x Ä ºo \  ¦ Å

Ò> hü < ~ à Î> h Š © œ_  F   ½ + Ë\  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g s   % i  .  Ä »

#

Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g“ É r € ª œ| 9 _    & ñ \ " fë ß – $ “ : r \ " f › ' a 8

£

¤ ÷ &“ ¦, {  ç ß –   \  -t \   © œ  î  r F  g   \  -t \  ¦ 

”

  . ¢ ¸ô  Ç, CdS  H n+ þ A „  • ¸+ þ AI ë ß – ‰ & ³F  ˜ Г ¦ ÷ &“ ¦ e ” “ ¦, s

  H   & ñ $ í  © œr  Å Ò> hï  r 0 A\  ¦ + þ A$ í   H  ƒ    † < Ês  Ò q t$ í

÷

&l  M :ë  H s  . s  M :ë  H \  { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð  Ä »# Œl  \  _  ô

 Ç µ 1 Ï F  g ˜ Ð   H Å Ò> h Ô  ¦í  HÓ ü t \  5 Å q ~ Ã Ì  ) a # Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F 

g s  ŠҖ Ð › ' a8 £ ¤ ) a  . ¢ ¸ô  Ç, ² D G ] j  ) a Å Ò> h
 ~ à Î> h\  5 Å q ~ à Ì

 )

a # Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g 4 Ÿ x Ä ºo   H  Ä »# Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F 

g 4 Ÿ x Ä ºo  ˜ Ð  ƒ  ] j
 ± ú “ É r \  -t \  0 Au  >   ) a  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f $ í  © œr †   { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS\ " f › ' a8 £ ¤ ) a F  g   \ 



-t  2.549 eV_  4 Ÿ x Ä ºo   H Y. Endoh  › ' a8 £ ¤ ô  Ç 2.539 eV

˜

Ð  10 meV  8  H / B M \  0 Au   9, 2.549 eV_  4 Ÿ x Ä ºo 

  Ä » # Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g s “ ¦, 2.539 eV_  4 Ÿ x Ä ºo   H

×

 æ$ í Å Ò> h\  ½ ¨5 Å q ) a # Œl  \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •÷ &# Q ”  



. GaAs (111) l ó ø Í\  $ í  © œr †   ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  PL Û

¼& 7 ˜à Ô! 3 \ " f, F  g   \  -t  2.546 eVü < 2.553 eV_  4 Ÿ x Ä º o

  H y Œ •y Œ • ×  æ$ í Å Ò> h\  ½ ¨5 Å q ) a # Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g I

2

ü <



Ä »# Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g Γ

₆

– Ð Æ Ò& ñ  ) a  . s [ þ t 4 Ÿ x Ä ºo _  0

Au   H ˜ Г ¦  ) a 4.2 K \ " f 8 £ ¤& ñ ô  Ç CdS   & ñ _  PL Û ¼& 7 ˜ à

Ô! 3 õ  ¸ ú ˜ { 9 u ô  Ç  [8]. ƒ  / å L ô  Ç ü < ° ú  s   Ä »# Œl  _  µ

1 Ï F  g“ É r B Ä º € ª œ| 9 _    & ñ \ " fë ß – › ' a8 £ ¤ ÷ &  H  כ Ü ¼– Ð, $ í  © œ r

†   { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS   & ñ s  B Ä º € ª œ| 9 _  é ß –

 

& ñ ~ à Ì} Œ •Ü ¼– Ð $ í  © œ÷ &% 3 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ”  . Fig. 3\ " f ^  ¦ Ã

º e ” 1 p w s , $ í  © œr †   { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ • — ¸

¿

º\ " f ] j 7  t _  y © œô  Ç  ×  æ-LO Ÿ í 7 H — ¸× ¼ í ß –ê ø Í 4 Ÿ x Ä º o

\  ¦ › ' a8 £ ¤ ½ + É Ã º e ” % 3  . Leite [6] 1 p x õ  Kleinõ  Porto [7]

1 p

x“ É r CdS Z O ß ¼ é ß –  & ñ \ " f ] j 9 _   ×  æ-LO Ÿ í 7 H`  ¦ þ j

œ

í– Ð › ' a8 £ ¤ ô  Ç e ”  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H CdS ~ à Ì} Œ •`  ¦  6   x % i “ ¦, Leite 1 p x“ É r CdS Z O ß ¼\  ¦  6   x ô  Ç  כ õ , l ó ø ͓   GaAs\  _ ô  Ç r « Ñ_ 

\ P `  ¦ Ä º 9 # Œ # Œl  F  g _  [ jl \  ¦ 20 mW s  – Ð Ä »t 

“ ¦• ¸ ] j 7   ×  æ Ÿ í 7 H`  ¦ › ' a8 £ ¤ ô  Ç  כ “ É r [ j> & h Ü ¼– Ð % ƒ 6

£ § e ”   H { 9 s  . # Œl  ü <  ×  æ- Ÿ í 7 H õ _  / B N" î  ë ß –í ß –ê ø Í

“

É r cascade — ¸+ þ A [8]Ü ¼– Ð [ O " î 0 p x  . s  — ¸+ þ A“ É r # Œl  F 

g \  _  # Œ „  • ¸@ /– Ð # Œl   ) a „    ƒ  5 Å q& h “   Ÿ í 7 H ~ ½ Ó Ø

 ¦ õ & ñ `  ¦  5 g „  • ¸@ /_  þ j$  \  -t   © œI – Ð  ) a Ê ê Ø  æ ë

ß –@ /_  & ñ / B N õ  F   ½ + Ë   H  כ s  . CdS   & ñ \ " f s ü <

° ú

 s  # Œ Q à º_   ×  æ- Ÿ í 7 H — ¸× ¼_   ë ß –s  › ' a8 £ ¤ ÷ &  H  כ

“

É r, CdS  F G$ í ì ø ͕ ¸^ ‰– Ð" f,  ×  æ LO Ÿ í 7 H  ë ß – í ß –ê ø Í S X ‰ Ò

 ¦ s  „   -Ÿ í 7 H   ½ + Ë [ jl _  1 l qw n $ í M :ë  H \  à º 7 £ x 

# Œ• ¸ " f" fy  y Œ ™™ è   H : £ ¤$ í `  ¦ t “ ¦ e ” l  M :ë  H s  .

Table 1. Optical phonons in CdS (frequencies expressed in cm

⁻¹

).

This work References Phonon modes T = 3.4 K T = 25 K

c-CdS h-CdS c-CdS h-CdS

A1(TO) 238 238 234[10]

E2 255 256[10]

E1, A1(LO) 306 306 305[9] 305, 307[10]

A1(TO)+E1(A1) 545 545 2E1(2A1) 612 612 A1(TO)+2E1(2A1) 851

3E1(3A1) 918 918 4E1(4A1) 1224 1224 5E1(5A1) 1530 1530 6E1(6A1) 1836 1836 7E1(7A1) 2142 2142

Table 2. Energy band gap in CdS at low temperature (energy expressed in eV).

Gap This work (T = 3.4 K) References (T = ∼0 K) E

g

c-CdS h-CdS c-CdS h-CdS

ref.7(ref. 11) ref.7(ref. 12)

E

A

(E

LH

:2.455)

(E

HH

:2.445) (2.573) E

A,ex

2.549 2.553 2.539 2.552 (2.546)

I

2

2.546 2.552 (2.546)

Zahn [9] 1 p x \   Ø Ô€  , & ñ ~ ½ Ó+ þ A   & ñ _  ”  1 l x — ¸× ¼_  ”   1

l

x à º  H ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ   & ñ _  ”  1 l x à ºü <  _  ° ú   , { 9 ì ø Í& h Ü ¼– Ð,

¿

º ½ ¨› ¸\  ¦ ½ ¨ì  r   H X <  6   x ½ + É Ã º \ O  “ ¦ % i  . ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó

&

ñ õ  & ñ ~ ½ Ó& ñ   & ñ _  ½ ¨› ¸\ " f € ª œs “ : r-6 £ § s “ : r   ½ + Ë\ " f

s _  % ò † ¾ ӓ É r, € ª œs “ : r-6 £ § s “ : r _   ⠂   ~ ½ ӆ ¾ Ó ”  1 l x“ É r 1 l x { 9

ô  Ç @ /g A$ í `  ¦ t Ù ¼– Ð Õ ª t  ×  æ כ ¹ t  · ú §  H  כ Ü ¼– Ð K

$ 3  ) a  . s ü < ° ú  “ É r \ V © œõ  ° ú  s , 306 cm

⁻¹

\  0 Au ô  Ç A

1

(LO)+E

1

(LO) — ¸× ¼_  Ÿ í 7 H _  0 Au   H { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü <

¹

¢

¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ • — ¸¿ º\ " f ° ú  € Œ ¤ . Fig. 3_   ë ß – 4 Ÿ x Ä º o

ü < PL 4 Ÿ x Ä ºo _  0 Au \  ¦ Table 1 õ  2\  y Œ •l  ˜ Ð% i  .

PL Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 õ   ë ß – shift_    õ \ " f ^  ¦ à º e ” 1 p w s , C

10

H

22

CdN

2

S

4

é ß –{ 9  „  ½ ¨^ ‰\  ¦ s 6   x # Œ $ · ú š MOCVD

–

Ð ] j Œ •ô  Ç { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS é ß –  & ñ ~ à Ì} Œ •“ É r s  M

: t  ˜ Г ¦  ) a   \ O   H B Ä º € ª œ| 9 _  ~ à Ì} Œ •e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ” 



.

IV. + s Ç Â ] Ø

D

h– Ðî  r é ß –{ 9 „  ½ ¨^ ‰ diethyldithiocarbamate(C

¹⁰

H

22

Cd- N

2

S

4

)\  ¦  6   x # Œ $ · ú š MOCVD– Ð € ª œ| 9 _  ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS

ü

< { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS é ß –  & ñ ~ à Ì} Œ •`  ¦ GaAs (111) õ  (100) €  _  l

ó ø Í0 A\  y Œ •l  $ í  © œr (   .  6   x ô  Ç „  ½ ¨^ ‰_  \ P & h  : £ ¤$ í õ

 l ó ø Í “ : r • ¸\    É r $ í  © œÒ  ¦ _     o\  ¦ › ' a8 £ ¤ % i “ ¦, $ í  © œ }

Œ

•_  PLõ   ë ß – : £ ¤$ í `  ¦ ƒ  ½ ¨ # Œ  6 £ § õ  ° ú  “ É r    : r`  ¦

% 3

% 3  .

½

+ Ë$ í ô  Ç „  ½ ¨^ ‰_  6   xÖ 6 x& h \  K { © œ   H ] j 1 f  ¨\ P ì ø Í6 £ x“ É r 250

^◦

C \  { 9 # Q
“ ¦, 7 £ x µ 1 ϓ : r • ¸\  K { © œ   H ] j 2 f  ¨\ P  ì ø Í 6

£

x“ É r 275

^◦

C \ " f r  Œ •÷ &% 3  . ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œ“ É r ! Q^  ¦  Q_ 

“

: r • ¸\  ¦ 180

^◦

C, flow rate\  ¦ 10 sccm Ü ¼– Ð % i `  ¦ M :, l ó ø Í

“

: r • ¸ 440

^◦

C  t   H „  ½ ¨^ ‰“   diethyl dithiocarbamate_  ì

 r K \  _  # Œ ~ à Ì} Œ •_  $ í  © œÒ  ¦ s  : Ÿ x ] j÷ &% 3 “ ¦, 440

^◦

C s 



© œ_  “ : r • ¸ % ò % i \ " f  H ~ à Ì} Œ • $ í  © œÒ  ¦ s  S X ‰ í ß –\  _  # Œ : Ÿ x ]

j÷ &% 3 Ü ¼ 9, z  ´+ « > “ : r • ¸ # 3 0 A ? /\ " f CdS ~ à Ì} Œ •_  F 7 £ x µ 1 Ï

\

 _ ô  Ç $ í  © œÒ  ¦ y Œ ™™ è  H › ' a8 £ ¤ ÷ &t  · ú §€ Œ ¤ .

X‚    r] X  ì  r$ 3    õ  GaAs(100) l ó ø Í0 A\  $ í  © œ  ) a CdS

~ Ã

Ì} Œ •“ É r { 9 ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸– Ð $ í  © œ÷ &% 3 “ ¦, GaAs(111) l ó ø Í0 A\ 

$ í

 © œ  ) a CdS ~ à Ì} Œ •“ É r ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ ½ ¨› ¸– Ð y Œ •l  $ í  © œ÷ &% 3 Ü ¼ 9,



 É r ½ ¨› ¸_   © œ“ É r ” > r F  t  · ú §€ Œ ¤ . 26.28 • ¸\  0 Au ô  Ç

¹

¢

¤ ~ ½ Ó& ñ CdS_  (002) €  õ  30.61 • ¸\  0 Au ô  Ç { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS _

 (200) €  _  XRD Á º] (– Ð > í ß –  ) a     © œÃ º  H y Œ •y Œ • c

h

= 6.782 ˚ A õ  a

c

= 5.841 ˚ A s % 3  .

$

“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ  ) a { 9 ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ •_  PL Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 \ 

"

f, F  g   \  -t  2.549 eV\  0 Au ô  Ç PL 4 Ÿ x Ä ºo   H  Ä »

#

Œl  \  _ ô  Ç  כ Ü ¼– Ð Æ Ò& ñ ÷ &“ ¦, 2.447 eV\  0 Au ô  Ç ; Ÿ ¤ s

 V , “ É r 4 Ÿ x Ä ºo   H · û  “ É r Å Ò> hü < ~ à Î> h Š © œ_  F   ½ + Ë\  _ ô  Ç

 כ

s  . GaAs (111) l ó ø Í\  $ í  © œr †   ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ • _

 PL Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 \ " f, F  g   \  -t  2.546 eVü < 2.553 eV _

 4 Ÿ x Ä ºo   H y Œ •y Œ • ×  æ$ í Å Ò> h\  ½ ¨5 Å q ) a # Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F 

g I

₂

ü <  Ä »# Œl  \  _ ô  Ç µ 1 Ï F  g Γ

₆

s  .

$ í

 © œr †   { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ • — ¸¿ º\ " f ] j 7  t _  y © œô  Ç  ×  æ-LO Ÿ í 7 H — ¸× ¼ í ß –ê ø Í 4 Ÿ x Ä ºo \  ¦ › ' a8 £ ¤

½

+ É Ã º e ” % 3  . ¢ ¸ô  Ç, # Œl  F  g " é ¶ “   Ar s “ : r Y Us $ _  F  g  

\

 -t \  ¦    o r v €  " f  ë ß – shift\  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç   õ , out- going / B N" î õ , in-coming / B N" î s  › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3  .  ë ß – 4 Ÿ x Ä º o

_  0 Au   H { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS ~ à Ì} Œ • — ¸¿ º\ " f

° ú   .

C

₁₀

H

₂₂

CdN

₂

S

₄

é ß –{ 9  „  ½ ¨^ ‰\  ¦ s 6   x # Œ $ · ú š MOCVD – Ð ] j Œ •ô  Ç { 9 ~ ½ Ó& ñ CdSü < ¹ ¢ ¤ ~ ½ Ó& ñ CdS é ß –  & ñ

~ Ã

Ì} Œ •“ É r s M : t  ˜ Г ¦  ) a   \ O   H B Ä º € ª œ| 9 _  ~ à Ì} Œ •s % 3 



.

P

c p 8 ý ò k >

s

 ƒ  ½ ¨  H 2004¸   ×  æ € © œ@ /† < Ɠ § “ §? / † < ÆÕ ü t ƒ  ½ ¨q – Ð Ã º '

Ÿ ÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] J. Britt and C. Ferekides, Appl. Phys. Lett. 62, 2851 (1993).

[2] L. Stolt, J. Hedstom, J. Kessler, M. Ruckh, K. O.

Velthaus and H. W. Schock, Appl. Lett. 62, 597 (1993).

[3] T. Tadokoro, S. Ohta, T. Ishiguro, Y. Ichinose, S. Kobayashi and N. Yamamoto, J. Cryst. Growth 130, 29 (1993).

[4] I. Broser, Ch. Fricke, B. Lummer, R. Heitz, H. Perts and A. Hoffmann, J. Cryst. Growth 117, 788 (1992).

[5] Y. Endoh, Y. Kawakami, T. Taguchi and A. Hiraki, J. Appl. Phys. 27, L2199 (1988).

[6] R. C. C. Leite, J. C. Scott and T. C. Damen, Phys.

Rev. Lett. 22, 780 (1969).

[7] M. V. Klein and S. P. S. Porto, Phys. Rev. Lett. 22, 782 (1969).

[8] R. M. Martin and C. M. Varma, Phys. Rev. Lett.

26, 1241 (1971).

[9] O. Zelaya-Angel. F. L. Castillo-Alvarado, J. Aven dano-Lopez, A. Escamillia-Esquivel, G. Contreras- Puente, R. Lozada-Morales and G. Torres-Delgado, Solid State Comm. 104, 161 (1997).

[10] C. A. Arguello, D. L. Rousseau and S. P. S. Porto, Phys. Rev. 181, 1351 (1969).

[11] T. Nagai, Y. Kanemitsu, M. Ando, T. Kushida, S.

Nakamura, Y. Yamada and T. Taguchi, phys. stat.

sol. (b) 229, 611 (2002).

[12] A. Imada, S. Ozaki and S. Adachi, J. Appl. Phys.

92, 1793 (2002).

Optical Properties of Cubic and Hexagonal CdS Single Crystals Grown by MOCVD with a Single Precursor

In-Hwan Choi,

^∗

Do-Hwan Lee and Jin-Seob Song Chung-Ang University, Seoul 156-756

(Received 19 January 2005)

We fabricated high-quality hexagonal and cubic phase CdS single crystalline films on GaAs (111) and (100) substrates, respectively, by means of a low pressure metal organic chemical va- por deposition (MOCVD) technique using a new single-source precursor: diethyldithiocarbamate, C

10

H

22

CdN

2

S

4

. We studied the thermal and the growth properties of the prepared precursor and the photoluminescence(PL) and Raman shift of both the grown hexagonal and cubic CdS crystals.

In the PL spectrum of the c-CdS films, a PL peak at 2.549 eV due to a free-exciton, and a weak broadband emission at 2.447 eV due to shallow donor-acceptor pair recombination were observed.

On the other hand, in the PL spectrum of the h-CdS film, the I

2

line at 2.546 eV originating from a neutral-donor bound exciton emission and Γ

6

lines at 2.553 eV due to the free exciton were ob- served. We also observed several strong multi-LO-phonon scattering modes, up to sever LO modes, in the PL spectra for both c- and h-CdS films.

PACS numbers: 78

Keywords: CdS, MOCVD, PL, Raman

∗

E-mail: [email protected]