• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.30 no.1
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• pp.1-6
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• 2020

In this research, 50 nm thick AlN thin films were deposited on the patterned sapphire (0001) substrate by using HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) system and then epitaxial layer structure was grown by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). The surface morphology of the AlN buffer layer film was observed by SEM (scanning electron microscopy) and AFM (atomic force microscope), and then the crystal structure of GaN films of the epitaxial layer structure was investigated by HR-XRC (high resolution X-ray rocking curve). The XRD peak intensity of GaN thin film of epitaxial layer structure deposited on AlN buffer layer film and sapphire substrate was rather higher in case of that on PSS than normal sapphire substrate. In AFM surface image, the epitaxial layer structure formed on AlN buffer layer showed rather low pit density and less defect density. In the optical output power, the epitaxial layer structure formed on AlN buffer layer showed very high intensity compared to that of the epitaxial layer structure without AlN thin film.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.7 no.4
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• pp.341-347
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• 1998

We analyzed photoreflectance (PR) characterization of the $Al_xGa_{1-x}As$ epilayer grown by molecular beam epitaxy (MBE) method. The band-gap energy $(E_0)$ satisfying low power Franx-Keldysh (LPFK) due to GaAs buffer layer is 1.415 eV, interface electricall field $(E_i)$ is 1.05$\times$$10^4$V/cm, carrier concentration (N) is $1.3{\times}10^{15}\textrm{cm}^{-3}$. In PR spectrum intensity analysis at 300 K the $A^*$ peak below $(E_0)$ signal is low and distorted because of residual impurity in sample growth. The trap characteristic time ${\tau}_i$ of GaAs buffer layer is about 0.086 ms, and two superposed PR signal near 1.42eV consist of the third derivative signal of chemically eteched GaAs substrate and Franz-Keldysh oscillation (FKO) signal due to GaAs buffer layer.

• Journal of Electrochemical Science and Technology
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• v.14 no.4
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• pp.388-396
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• 2023

Photoelectrochemical (PEC) water splitting is a vital source of clean and sustainable hydrogen energy. Moreover, the large-scale H₂ production is currently necessary, while long-term stability and high PEC activity still remain important issues. In this study, a GaN-based photoelectrode was modified by an additional NH₃ treatment (900℃ for 10 min) and its PEC behavior was monitored. The bare GaN exhibited a highly crystalline wurtzite structure with the (002) plane and the optical bandgap was approximately 3.2 eV. In comparison, the NH₃-treated GaN film exhibited slightly reduced crystallinity and a small improvement in light absorption, resulting from the lattice stress or cracks induced by the excessive N supply. The minor surface nanotexturing created more surface area, providing electroactive reacting sites. From the surface XPS analysis, the formation of an N-Ga-O phase on the surface region of the GaN film was confirmed, which suppressed the charge recombination process and the positive shift of E_FB. Therefore, these effects boosted the PEC activity of the NH₃-treated GaN film, with J values of approximately 0.35 and 0.78 mA·cm^-2 at 0.0 and 1.23 V_RHE, respectively, and an onset potential (V_on) of -0.24 V_RHE. In addition, there was an approximate 50% improvement in the J value within the highly applied potential region with a positive shift of V_on. This result could be explained by the increased nanotexturing on the surface structure, the newly formed defect/trap states correlated to the positive V_on shift, and the formation of a GaO_xN_1-x phase, which partially blocked the charge recombination reaction.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.228.2-228.2
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• 2013

본 논문은 InN와 GaN를 교대로 증착하는 교번성장법(Alternate Growth Method)을 이용해 형성한 높은 인듐(Indium) 조성을 갖는 InGaN (HI-InGaN) 구조의 열처리(Rapid Thermal Annealing, RTA) 온도 및 시간에 대한 구조와 광학적 특성을 Double Crystal X-ray Diffraction (DCXRD), Transmission Electron Microscopy와 Photoluminescence (PL) 장비를 사용하여 분석한 결과를 보고한다. DCXRD 스펙트럼에서 HI-InGaN 박막은 GaN(0002)로부터 $2.98^{\circ}$ 분리된 위치에서 회절 신호를 관찰 할 수 있다. 그리고 GaN와 HI-InGaN 신호 사이의 넓은 범위에서 미약하지만 신호가 관찰 되는데, 이는 InN와 GaN 계면에서 발생하는 상호확산 확률의 차이에 기인한 In 조성이 다른 InGaN 신호로 해석할 수 있다. 열처리 온도를 $775^{\circ}C$로 고정하고 시간을 10, 20, 30초로 각각 변화시켜 RTA를 진행한 DCXRD 스펙트럼에서 GaN(0002)로부터 $0.7{\sim}1.1^{\circ}$ 떨어진 위치에서 InGaN 피크를 확인 할 수 있다. RTA 시간이 증가 할수록 HI-InGaN 신호의 위치가 GaN 피크 방향으로 이동하며, 세기가 증가하는 것을 확인 할 수 있다. HI-InGaN의 PL 스펙트럼에서 상온 발광파장은 1369 nm 이며, 반치폭(Line-width)은 51.02 nm을 보였다. RTA 수행 후 발광파장에 따른 광세기가 각각 달라졌으며, 특히 900 nm 부근의 신호가 상대적으로 크게 증가하는 것을 확인할 수 있었다. RTA에 따른 HI-InGaN의 구조 및 광학적 특성 변화를 InN와 GaN 계면에서 In, Ga 원자의 상호확산 효과현상으로 논의할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.149-149
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• 2010

The origin of the inhomogeneous distribution of photoluminescence (PL) peak wavelength on a commercial 2" GaN wafer for green light emitting diode has been investigated by wide momentum transfer (Q) range x-ray diffraction (XRD) profile of InGaN/GaN multiple quantum wells. Near the GaN (0004) Bragg peak, wide-Q range XRD (${\Delta}Q$ > $1.4{\AA}-1$) was measured along the growth direction. Wide-Q XRD gives precise and direct information of ultra-thin InGaN quantum well structure. Based on the QW structural information, the variation of PL spectra can be explained by the combined effect of temperature gradient and slightly uneven flow of atomic sources during the QW growth. In narrow variations of indium composition and thickness of QW, an effective indium composition can be a good character to match structural data to PL spectra.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1998.02a
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• pp.108-108
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• 1998

최근의 GaN에 관한 연구는 주로 MOCVD법과 MBE법이 이용되고 있으며 대부분 800¬1$\alpha$)()t 정도의 고옹에서 이루어지고 었다. 그러나 이러한 고온 성장은 GaN 성장 과청에서 질 소 vacancy를 생성시켜 광특성을 저하시키고 청색 발광충인 InGaN 화합물에 In의 유입울 어 렵게 하며 저온에서보다 탄소 오염이 증가하는 동의 문제캠을 가지고 있다. 이러한 고온 생장 의 문제점을 해결하기 위한 방법중의 한 가지로 제시되고 있는 것이 저온 성장법이다. 본 연구 에 사용된 RPE-UHVCVD법은 Nz률 rf plasma로 $\sigma$acking하여 공급함으로써 NI-h롤 질소원으 로 사용하는 고온 성장의 청우와는 다르게 온도에 크게 의존하지 고 질소원올 공급할 수 있 어 저옹 성장이 가능하였다. 기판으로는 a - Alz03($\alpha$)()1)를 사용하였고 3족원은 TEGa(triethylgallium)이며,5족원으로는 6 6-nine Nz gas를 rf plasma로 cracking하여 활성 질소원올 공급하였다 .. Nz plasma로 질화처리 를 한 sapphire 표면 위에 G따애 핵생성충을 성장 옹도(350 t, 375 t, 400 t)와 성장시간(30 분,50 분) 그리고 VIllI비(1$\alpha$)(), 2뼈)둥을 변화시키면서 성장시킨 후 GaN 에피택시충을 450 $^{\circ}C$에서 120 분 동안 성장시켰다 .. XPS(x-ray photoelectron spectroscopy), XRD(x-ray d diffraction), AFM(atomic force microscope)둥올 이용하여 표면의 조성 및 morphology 변화와 결정성을 관찰하였다. X XPS 분석 결과 질화처리를 한 sapphire 표면에는 AlN가 형성되었다는 것을 확인 할 수 있 었으며 질화처리를 한 후 G따J 핵생성충올 성장시킨 경우에 morphology 변화를 AFM으로 살 펴본 결과 표면에 facet shape의 island가 형성되었고 이러한 결파는 질화처리 과청이 facet s shape의 island 형성을 촉진시킨다는 것을 알 수 있었다. 핵생성충의 성장온도가 중가함에 따 라 island의 모양은 round shape에서 facet shape으로 변화하였다. 이러한 표면의 morphology 변화와 GaN 에피택시충의 결정성과의 관계를 살펴보면 GaN 에피택시충 표면의 rms(root m mean square) roughness가 중가하는 경 우 XRD (j -rocking curve의 FWHM(full width half m maximum) 값이 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 결정성의 향상이 columnar 성장과 관계가 었다는 것올 알 수 있었다 .. columnar 성장은 결함의 밀도가 낮은 column의 형생과 G GaN 에피택시충의 웅력 제거로 인해 G값{의 결정성을 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 톡 히 고온 성장의 경우와는 달리 rms roughness의 중가가 100-150 A청도로 명탄한 표면올 유 지하면서 결정성을 향상시킬 수 있었다. 본 실험에서는 핵생성충올 375 t에서 30 분 생장시킨 경우에 hexagonal 모양의 island로 columnar 성장을 하였고 GaN 에피태시충의 결정성도 가장 향상되었다 이상의 결과로부터 RPE-UHVCVD법용 이용한 GaN 저온 성장에서도 GaN의 결청성올 향 상시킬 수 있음융 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.13-14
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• 2002

우물두께가 각각 1.5, 3.0, 4.5, 6.0 nm이고 장벽두께가 7.5 nm로 일정한 10 주기의 In0.15Ga0.8SN/GaN 다중 양자우물 구조(MQW)의 구조적 특성변화를 HRXRD(high resolution X-ray diffraction)를 이용하여 조사하였다. 구조적 특성변화를 살펴보기 위해 GaN (0002) 회절면의 ω/2θ-scan과 ω-scan 그리고 GaN (10-15) 역격자점 주위의 산란강도 분포도를 측정하였다. 우물두께가 증가할수록 시료의 평균변형률이 증가하였고, 우물두께가 1.5, 3.0, 4.5 nm인 MQW는 GaN 에피층과 격자정합을 이루며 성장된 반면 6.0 nm인 시료에서는 격자이완이 나타나 결정성이 저하된 것을 확인할 수 있었다. (그림 1) 따라서 본 연구에서 사용한 시료에서 6.0 nm의 우물두께가 격자이완의 임계두께임을 알 수 있었다. PL(photoluminescence) 스펙트럼 결과를 통하여 6.0 nm 우물두께의 시료가 다른 시료에 비하여 상대발광강도가 낮아지는 것을 관찰하였으며 이것은 XRD를 이용한 시료의 결정성 변화와 잘 일치하였다. (그림 2) 따라서 PL 발광강도는 격자이완에 의하여 생성된 결함에 의하여 영향을 받는 것을 알 수 있었다.

• The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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• v.27 no.1
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• pp.20-26
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• 2016

This paper presents an X-band two-stage power amplifier using GaN-HEMT. Two-stage structure was adopted to take its high gain and simple inter-stage matching network. Based on a 3D EM simulation, the bond-wire inductance and the parasitic capacitance were predicted. By reducing bond-wire inductance, Q of the matching network is decreased and the bandwidth is improved. The implemented two-stage PA shows a power gain of more than 16 dB, saturated output power of more than 42.5 dBm, and a efficiency of more than 35 % in frequency range of 8.1~8.5 GHz with an operating voltage of 40 V.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.99-99
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• 2003

The growth of GaN on Si is of great interest due to the several advantages : low cost, large size and high-quality wafer availability as well as its matured technology. The crystal quality of GaN is known to be much influenced by the surface pretreatment of Si substrate[1]. In this work, the properties of GaN overlayer grown on ion beam modified Si(111) have been investigated. Si(111) surface was treated RIB with 1KeV-N$_2$$\^$+/(at 1.9 ${\times}$ 10$\^$-5/) to dose ranging from 5${\times}$10$\^$15/ to 1${\times}$10$\^$17/ prior to film growth. GaN epilayers were grown at 1100$^{\circ}C$ for 1 hour after growing AlN buffer layers for 5∼30 minutes at 1100$^{\circ}C$ in Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD). The properties of GaN epilayers were evaluated by X-Ray Diffraction(XRD), Raman spectroscopy, Photoluminescence(PL) and Hall measurement. The results showed that the ion modified treatment markedly affected to the structural, optical and electrical characteristic of GaN layers.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.9 no.6
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• pp.564-571
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• 1996

We calculated the drift-velocities of electrons and holes of I $n_{0.53}$(A $l_{x}$G $a_{1-x}$ )$_{0.47}$As, which is used for semiconductor materials of high performance HBTs, along with the various doping concentrations and Al mole fractions as well as the electric fields by Monte Carlo experiment. Especially, for the valence bands the accuracy of hole-drift-velocity was improved in the consideration of intervalley scattering due to the inelastic scattering of acoustic phonon. From the results the empirical formulas of the low- and high field mobility of electrons and holes were extracted by using nonlinear least square fitting method. The accuracy of the formulas was proved by comparing the formula of low-field electron mobility as well as drift-velocity of I $n_{0.53}$ G $a_{0.47}$As and of low-field hole mobility of GaAs with the measured values, where the error was below 10%. For the high-field mobilities of electron and hole the results calculated by the formulas were very well matched with the MC experimental results except at the narrow field range where the electrons produced the velocity overshoot and the corresponding error was about 30%.0%. 30%.0%.