• Journal of IKEEE
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• v.23 no.4
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• pp.1128-1133
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• 2019

This paper proposed colored front panel glass for Building Integrated Photovoltaic (BIPV) systems using multi-layered thin films composed of transition metal oxide (TMO) layers. Molybdenum oxide (MoO₃) and tungsten oxide (WO₃) provided complementary and suitable materials in making effective interference of reflected light from interfaces with significant difference in refractive indices. A simple, fast, and cheap fabrication method was achieved by depositing the multi-layer films in a single thermal evaporator. Magenta colored glass with optical transmittance of more than 90% was achieved with MoO₃ (60nm)/WO₃(100nm) multi-layered film. This technology could play in a critical role in commercial BIPV system applications.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.150-150
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• 2010

질화물 기반의 LED의 경우 c-plane 사파이어에 GaN을 성장 하는 방법이 많이 연구되어 왔다. 그러나 c-plane 위에 성장시킨 LED는 분극현상이 발생하여 양자효율의 저하와 발광파장의 적색 편이를 야기한다[1]. 이런 문제를 해결하기 위하여 a-plane (11-20), m-plane (10-10) 등의 비극성면을 갖는 GaN을 성장을 통해 분극문제를 해결하고자 하는 방법이 제안되었다 [2] 하지만, 현재 비극성 면을 갖는 고품질의 박막을 성장시키기 어렵다는 단점이 존재한다. 고품질의 박막을 성장시키는 방법으로는 ELO와 다중 버퍼층의 사용처럼 여러가지 방법이 연구되고 있다. 하지만 사파이어의 tilt와 열처리에 따른 표면 개질에 대한 연구는 많이 진행되어지고 있지 않다. 본 연구에서는 사파이어에 열처리를 통하여 표면의 특성 변화를 관찰하고 이를 이용하여 고품위 GaN 박막의 품질을 높이려 하였다. r-plane 사파이어에 유기금속화학증착법(MOCVD)을 이용하여 a-plane GaN을 성장하였다. 이 공정에서 사용한 pre-treatment는off-axis angle을 가진 기판의 표면 열처리이다A-plane GaN 성장전에 m-direction으로 off-axis angle을 가진 r-plane 사파이어 기판을 1300도로 가열한 후 각각의 다른 시간에서 열처리를 진행하였다. Off-axis angle을 가진 사파이어는 표면에 step구조를 가지고 있으며, 이 step의 width를 비롯한 표면의 morphology는 off-axis angle에 따라 달라진다. Off-axis angle을 변화시킨 사파이어를 1300도에서 1시간, 3시간, 5시간 annealing하여 표면을 AFM을 사용하여 관측한 결과 step width가 증가하고 step의 형태가 뚜렷해지며 rms-roughness가 변화한 것을 관찰할 수 있었다. 그리고 이 각각의 기판을 동일한 조건으로 a-plane GaN을 성장하여 박막의 특성을 측정하였다. 본 발표에서는 사파이어 기판의 표면 처리에 따른 비극성 GaN의 특성 변화에 대한 분석 결과를 논의할 것이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.5
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• pp.331-340
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• 2010

3D fluid based numerical modelling is done for a VHF multi hollow cathode array plasma enhanced chemical vapor deposition system. In order to understand the fundamental characteristics of it, Ar plasma is analyzed with a condition of 40 MHz, 100 Vrf and 1 Torr. For hole array of 6 mm diameter and 20 mm inter-hole distance, plasma is well confined within the hole at an electrode gap of 10 mm. The peak plasma density was $5{\times}10^{11}#/cm^3$ at the center of the hole. When the substrate was assumed at ground potential, electron temperature showed a peak at the vicinity of the grounded walls including the substrate and chamber walls. The reaction rate of metastable based two step ionization was 10 times higher than the direct electron impact ionization at this condition. For $H_2$, the spatial localization of discharge is harder to get than Ar due to various pathways of electron impact reactions other than ionization.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.186-186
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• 2011

태양전지의 효율을 증가시키기 위해서는 표면에서의 Fresnel 반사를 줄여 입사된 빛이 흡수층까지 잘 도달되도록 해야 한다. 그러나 결정질 실리콘의 경우, 굴절률이 높아 32% 이상의 표면반사율을 보이고 있어, 실리콘 태양전지 표면에 단일 또는 다중 박막의 무반사 코팅을 통해 반사율을 낮추는 방법이 널리 사용 되어 오고 있었다. 하지만, 이와 같은 코팅 방법은 열적팽창 불일치, 물질 선택의 어려움뿐만 아니라 낮은 반사율을 포함하는 파장 및 빛의 입사각 영역의 제한 등 여러 문제점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해, 표면에 서브파장의 주기를 갖는 나노구조(subwavelength structure, SWS)의 형성에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 습식 식각보다 건식 식각을 이용한 SWS 제작 방법이 표면 profile을 제어하기 용이하나 패턴 형성을 위해 식각 마스크가 필요하다. 최근, 복잡하고 고가의 전자빔 또는 나노임프린트를 이용한 패턴 형성보다, 간단/저렴하며 대면적 제작이 용이한 금속 나노입자 마스크를 이용한 SWS의 제작에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 SWS의 무반사 특성은 표면 profile에 따라 크게 영향을 받는다. 따라서 본 실험에서는 열적 응집현상에 의해 형성되는 self-assembled Pt 나노입자 식각 마스크 및 $SiCl_4$가스를 사용한 유도결합 플라즈마(inductively coupled plasma, ICP) 장비를 이용하여 무반사 실리콘 SWS를 제작하였으며, SWS 표면 profile에 따른 구조적 및 무반사 특성을 조사하기 위해 다양한 공정조건을 변화시켰다. 실리콘 기판 위의 Pt 박막은 전자빔 증착(e-beaml evaporation)법을 사용하였고, 급속 열처리(RTA)를 통해 Pt 나노입자의 식각 마스크를 형성시켰다. Pt 나노입자들의 패턴 및 제작된 무반사 실리콘 SWS의 식각 profile은 scanning electron microscope를 사용하여 관찰하였으며, UV-VIR-NIR spectrophotometer를 사용하여 350~1050 nm 파장 영역에서의 반사율을 측정하였다. ICP 식각 조건을 변화시켜 5% 이하의 낮은 반사율을 갖는 높이가 높고 쐐기 형태의 실리콘 SWS를 도출하였다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.18 no.1
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• pp.50-55
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• 2007

Using the Selective Area Growth (SAG) technology of Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD), we successfully integrated an active device and passive devices on the same substrate. In other words, we integrated a Semiconductor Optical Amplifier (SOA) as an active device and an S-bend waveguide and a Multi Mode Interference (MMI) waveguide as passive devices. The SOA is successfully integrated with passive devices on the same substrate. The Cross-Gain Modulation (XGM) characteristic of the integrated SOA and the loss of an MMI and an S-bend waveguide were measured. Measured XGM characteristics of the SOA showed an extinction ratio of 8.82 dB. The total loss of the MMI and S-bend waveguide was 18 dB.

• Journal of IKEEE
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• v.22 no.4
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• pp.1056-1061
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• 2018

In this study, we propose the structure of color glass for BIPV (Building Integrated Photovoltaic System) and develop process technology to realize it. It was verified through computer simulation based on wave optics that two different kinds of metal oxide thin films with different refractive indices could be integrated to realize different colors with good transmittance. To fabricate the structure, we used RF Magnetron deposition method to achieve the target thickness uniformly. The optical analysis of the samples was carried our by comparing with the results of computer simulations and it was found that this technique can be stably implemented on lab scale. The stability test over weeks was confirmed at room temperature. This method is expected to be very useful in BIPV buildings.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.5
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• pp.361-366
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• 2011

An in-situ, real-time monitoring of GaN epilayers grown by low pressure metalorganic chemical vapor deposition system modified for spectral reflectance was performed. Reflectance spectrums from 190~861 nm were observed using p-polarized light with incident angle of $75^{\circ}$. All reflectance spectrums showed interference oscillation caused by multiple reflection within GaN epilayers, and the spectrum from GaN with low crystalline quality showed weak reflectance intensity and much low amplitude of the oscillation because many defects in GaN resulted in light scattering and absorption. Signal variation of reflected light which was selected around strong constructive wavelength range was also observed during $NH_3$ supplying and $NH_3$ cut-off. There was no significant change in signal intensity when $NH_3$ cut-off for 10 sec, but it showed higher intensity when $NH_3$ was cut off for over 30 sec and its intensity kept unchanged. This result indicates that GaN surface was N-terminated during $NH_3$ supplying but Ga-terminated during $NH_3$ cut-off because of high nitrogen equilibrium vapor pressure of GaN, and metallic Ga-terminated surface caused slightly higher reflectance intensity.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.4
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• pp.288-293
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• 2011

We investigated the effects of piezoelectric field on the electro-absorption characteristics in InGaN/GaN multiple-quantum well (MQW) green light emitting diodes (LED). Double crystal X-ray diffraction measurement was performed to study the crystalline property and indium (In) composition in the MQW active layer. To measure the electro-luminescence and electro-reflectance (ER) spectroscopy, we fabricated the $1{\times}1\;mm^2$ large-area green LED chip. The piezoelectric field inside the LED structure was evaluated from the Vcomp in active layer by the ER spectra. Finally, we analyzed the electro-absorption characteristics of the green LED by using the photo-current spectroscopy.

• Journal of the Korea Convergence Society
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• v.8 no.5
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• pp.161-167
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• 2017

We have fabricated and characterized $32{\times}32$ photonic quantum ring (PQR) laser arrays uniformly operable with $0.98{\mu}A$ per ring at room temperature. The typical threshold current, threshold current density, and threshold voltage are 20 mA, $0.068A/cm^2$, and 1.38 V. The top surface emitting PQR array contains GaAs multiquantum well active regions and exhibits uniform characteristics for a chip of $1.65{\times}1.65mm^2$. The peak power wavelength is $858.8{\pm}0.35nm$, the relative intensity is $0.3{\pm}0.2$, and the linewidth is $0.2{\pm}0.07nm$. We also report the wavelength division multiplexing system experiment using angle-dependent blue shift characteristics of this laser array. This photonic quantum ring laser has angle-dependent multiple-wavelength radial emission characteristics over about 10 nm tuning range generated from array devices. The array exhibits a free space detection as far as 6 m with a function of the distance.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.308.2-308.2
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• 2014

최근 III-N계 물질 기반의 광 반도체 중 m-면 사파이어 기판을 사용하여 반극성 (11-22) GaN박막을 성장하는 광반도체의 발광효율을 높이려는 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만, 반극성 (11-22) GaN와 m-면 사파이어 기판과의 큰 격자상수 차이와 결정학적 이방성의 차이에 의해 많은 결정 결함이 발생하게 된다. 이러한 결정결함들은 반극성 LED소자내에서 누설전류 및 비발광 재결합, 순방향전압 등의 소자특성을 저하시키는 큰 요인이 되기 때문에 고효율 발광소자를 제작함에 있어 어려움을 야기시킨다. 이러한, 반극성 LED 소자의 효율 향상을 위해 결함 분석에 대한 연구를 주를 이루고 있는 상황으로, n-GaN층에 Si도핑에 관한 연구가 진행되고 있다. 이미 극성과 비극성에서는 n-GaN층에 Si이 도핑이 증가될수록 결정질이 향상되고, 양자우물의 계면의 질도 향상 되었다는 보고가 있다. 본 연구에서는 반극성 (11-22) GaN 기반의 발광소자를 제작함에 있어 n-GaN 층의 도핑 농도 변화를 통한 반극성 GaN 박막의 결정성 및 전기적 특성 변화에 따른 LED소자의 전계 발광 특성에 대한 연구를 진행하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 m-면 사파이어 기판에 $2.0{\mu}m$두께의 반극성 (11-22) GaN 박막을 저온 GaN완충층이 존재하지 않는 고온 1단계 성장법을 기반으로 성장하였다.[3] 이후, $2.0{\mu}m$ 반극성 (11-22) GaN 박막 위에 $3.5{\mu}m$ 두께의 n-GaN 층을 성장시켰다. 이때, n-형 도펀트로 SiH4 가스를 4.9, 9.8, 19.6, 39.2 sccm으로 변화하여 성장하였다. 이 4가지 반극성 (11-22) n-GaN 템플릿을 이용하여 동일 구조의 InGaN/GaN 다중양자우물구조와 p-GaN을 성장하여 LED 구조를 제작하였다. X-선 ${\omega}$-rocking curve를 분석한 결과, 이러한 특성은 반극성 (11-22) n-GaN층의 Si 도핑농도 증가에 따라서 각 (0002), (11-20), (10-10) 면에서 결정 결함이 감소하고, 반극성 (11-22) n형 GaN템플릿을 이용하여 성장된 반극성 GaN계 LED소자는 20mA인가 시 도핑 농도 증가에 따라 9.2 V에서 5.8 V로 전압이 감소하였으며 역방향 전류에서도 누설전류가 감소함이 확인되었다. 또한, 전계 발광세기도 증가하였는데, 이는 반극성 n형 GaN박막의 실리콘 도핑농도 증가에 따라 하부 GaN층의 결정성이 향상과 더불어 광학적 특성이 향상되고, n형 GaN층의 전자 농도 및 이동도의 동시 증가에 따라 전기적 특성이 향상 됨에 따라 LED소자의 전계 발광 특성이 향상된 것으로 판단된다.