• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.155-155
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• 2011

반도체 양자링은 양자점과 같이 효율이 높은 광학 소자 및 전자 소자에 응용 가능할 뿐 아니라, 양자점과는 다른 흥미로운 현상 연구가 가능하기 때문에 지속적으로 연구되고 있는 양자 구조이다. 특히, 반도체 양자링은 다양한 양자 구조를 형성하기 위한 기초 구조로 사용될 수 있으므로, 반도체 양자링 구조의 형성 메카니즘을 연구하는 것 또한 중요하다. 본 연구에서는 Molecular Beam Epitaxy (MBE)를 이용하여 N-type (100) GaAs 기판 위에 GaAs 양자 구조를 형성하였다. As4 분압의 영향, 즉 3-5 ratio가 표면 양자 구조 변화에 미치는 영향을 관찰하기 위해 3족과 5족을 분리하여 성장하는 전형적인 성장 방식인, droplet epitaxy mode를 사용하였다. 성장 온도, Ga metal droplet 밀도 등의 조건을 고정하고 Arsenic 분압을 1e-5 torr부터 3e-8 torr로 감소시켰을 때 표면 이미지를 AFM과 SEM으로 관찰하였다. As4 분압이 1e-5 torr일 때 양자점의 표면 형상을 보여주다가 As4 분압을 줄여갈수록 양자점의 크기가 증가하면서 As4 분압 1e-6 torr에서는 SEM 이미지 상으로도 분명한 양자링을 관찰할 수 있었다. 특히 주목할 것은 As4 분압 1e-6 torr에서 더 줄여갈수록 양자링 중앙 부분의 낮은 부분이 점점 넓어졌다는 점이다. 이것은 As4 분압 1e-6 torr 이상의 조건이 As4와 Ga atom이 결합하여 GaAs 양자점을 형성하는데 적절한 3-5 ratio의 조건인 반면, 그보다 적은 As4 분압에서는 As4와 결합하지 못한 Ga atom의 표면 migration에 의한 driving force로 인해 양자링이 형성되었다고 추측할 수 있다. 이렇게 형성된 양자링을 열처리 후 macro-PL 측정을 통해 광학적 특성을 보고자 하였다. 그 결과 같은 조건에서 열처리되어 PL 측정한 양자점의 에너지에 비해 peak position이 blue shift한 것을 볼 수 있었다. 이것은 As4를 제외한 같은 조건에서 성장된 양자 구조에서 양자링의 경우 양자점에 비해 그 높이가 낮음을 추측해 볼 수 있다. 양자 구조의 모양과 광학 특성의 관계를 밝히기 위해 추후 추가 측정 및 분석이 필요할 것이다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.27 no.5
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• pp.181-187
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• 2016

We report on the parameter-dependent optical characteristics of the unidirectional single-mode lasing square ring cavities. Using the taper-step section in the square cavities, the resonant direction can be selected and we characterize the optical losses by changing the taper lengths. Various kinds of square ring cavities are fabricated, based on InGaAsP/InGaAs multiple quantum well semiconductor materials. From the experimental results we obtain the optimized taper length for a given device structure, while maintaining unidirectional single-mode lasing.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.20 no.1
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• pp.41-47
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• 2009

We report the spectral characteristics of Multimode Interferometer (MMI)-coupled semicondoctor square ring resonators. The epitaxial layers of the proposed semiconductor ring resonator consists of $1.55{\mu}m$ GaInAsP-InP multiple quantum wells. The lasing characteristics were observed by varying the structure parameters of the MMI-coupled square ring resonators. It is concluded that the MMI-coupled scheme selects a single spectral lasing mode in the double square ring cavities.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2002.07a
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• pp.98-99
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• 2002

대표적인 II-VI족 극성 반도체 결정인 ZnTe[001]와 ZnCdTe MQW에서 시료의 에너지 띠보다 낮은 에너지의 펨토초 티타늄 사파이어 레이저를 이용하여 결맞는 포논을 발생시키고 그 특성을 관찰하였다. 결맞는 포논의 신호는 그림1)과 같이 반사 및 투과형 전기 광학적 샘플링(Reflective/Transmissive Electro-Optic Sampling： REOS/TEOS)방법과 여기-탐사광 방법으로 시간 영역에서 측정하였다. (중략)

• Journal of the Korean Society of Urban Environment
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• v.18 no.4
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• pp.503-509
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• 2018

In this study, a Proton-Transfer Reaction-Time-of-Flight Mass spectrometer (PTR-TOF-MS) was used for the continuous monitoring of Volatile Organic Compounds (VOCs) emitted from semiconductor workplace such as photolithography (PHOTO), flat panel display (FPD), organic light emitting diode (OLED), etching (WET) process. The averaged VOCs mixing ratio in the such workplace, PHOTO was 6.5 ppm, FPH was 6.4 ppm, WET was 2.0 ppm and OLED was 1.3 ppm, respectively. The abundance of VOCs in the workplace were methyl ethyl ketone (MEK) with 2.8 ppm (69%) and acetaldehyde with 0.5 ppm (13.2%). Depending on the semiconductor process characteristics, various VOCs have been observed in the workplace. The VOCs mixing ratio are lower than the workplace regulation standard (TWA), it is necessary to continuously monitor and effectively manage these VOCs.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.153-153
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• 2006

ZnO 박막은 II-VI족 화합물 반도체로서 상온에서 3.37eV 의 넓은 밴드갭을 가지고 있을 뿐만 아니라 GaN(28meV) 보다 상온에서 큰 엑시톤 결합 에너지(60meV)와 열 안정성을 가지고 있다. 특히 ZnO를 base로 한 2차원의 화합물 (MgZnO, CdZnO 그리고 MgO) 반도체 물질은 UV LED, 생 화학 센서와 투명전극 등으로 응용이 가능하다. ZnO/MgZnO 양자우울 구조의 양자제한 효과로 인한 엑시톤 결합에너지와 전기적 광학적 특성 향상으로 광전자 소 자 제작이 가능하다. 그렇지만, Zn-Mg 상평형도에서 ZnO 내에 Mg 고용도가 상온에서 열역학적으로 4at% 이하 이고, 또한 ZnO와 MgO는 각각 우르짜이트 구조와 면심입방 구조를 가지기 때문에 Mg 함량용 높이는데 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 열처리를 함으로써 MgZnO 박막 내에 Mg 함량의 증가와 결정성 향상으로 고품질의 광전자 소자 제작을 가능하게 했다. 본 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링 장비로 MgZnO 박막 성장 후 Si 기판위에 성장된 박막의 결정성 향상과 MgZnO 내의 Mg 함량 변화를 관찰하기 위해 성장된 박막에 대한 열처리 효과를 연구 하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.65-65
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• 2006

ZnO 박막은 II-VI족 화합물 반도체로서 상온에서 3.37eV의 넓은 밴드갭을 가지고 있을 뿐만 아니라 GaN(28meV) 보다 상온에서 큰 엑시톤 결합 에너지(60meV)와 열 안정성을 가지고 있다. 특히 ZnO를 base로 한 2차원의 화합물 (MgZnO, CdZnO 그리고 MgO) 반도체 물질은 UV LED, 생 화학 센서와 투명전극 등으로 응용이 가능하다. ZnO/MgZnO 양자우물 구조의 양자제한 효과로 인한 엑시톤 결합에너지와 전기적 광학적 특성 향상으로 광전자 소 자 제작이 가능하다. 그렇지만, Zn-Mg 상평형도에서 ZnO 내에 Mg 고용도가 상온에서 열역학적으로 4at% 이하 이고, 또한 ZnO와 MgO는 각각 우르짜이트 구조와 면심입방 구조를 가지기 때문에 Mg 함량을 높이는데 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 열처리를 함으로써 MgZnO 박막 내에 Mg 함량의 증가와 결정성 향상으로 고품질의 광전자 소자 제작을 가능하게 했다. 본 실험에서는 RF 마그네트론 스퍼터링 장비로 MgZnO 박막 성장 후 Si 기판위에 성장된 박막의 결정성 향상과 MgZnO 내의 Mg 함량 변화를 관찰하기 위해 성장된 박막에 대한 열처리 효과를 연구 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.63-63
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• 2012

편광분석법(ellipsometry)은 대상 물질의 유전율 함수의 실수부와 허수부를 Kramers-Kronig 관계식의 도움 없이 그 물질상수를 정확히 측정할 수 있는 매우 우수한 기술이다. 이 기술의 큰 장점 중 하나는 빛의 편광상태의 변화를 이용한 비파괴적인 방법으로써 실시간 측정이 가능하며, 박막의 두께측정의 오차범위는 0.1 nm 이하로써 매우 정확하다는 것이다. 본 연구자는 이러한 우수한 측정 기술인 편광분석법을 고진공의 분자살박막증착장치(MBE) 와 결합하여 AlSb, AlP의 유전율 함수를 측정하였다. Al 계열을 포함하는 반도체 화합물은 Al의 산소친화력이 강해 대기 중에서 순수한 유전율 함수를 얻기가 불가능하다. 하지만 본 연구실에서 초고진공 상태의 MBE 챔버에서 시료를 성장시키는 동시에 실시간으로 편광분석기를 이용하여 측정하였고, 지금까지 발표된 결과들 중 가장 순수한 상태의 AlSb 유전율 함수를 얻어낼 수 있었다. 또한 순수한 AlP의 유전함수를 측정할 수 있었고, 이는 편광분석기를 이용한 최초의 실험결과로써 이차미분을 이용한 전이점 분석결과 이론적인 전자밴드구조에서 E1, E1+${\Delta}1$, E2에 해당하는 밴드갭들을 확인할 수 있었다. 또한 표면의 원자배열 구조와 실시간으로 일어나는 그들의 역학적인 현상들에 관한 정보를 얻을 수 있는 surface photoabsorption (SPA)를 metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)에 장착하여 실시간 모니터링이 가능하도록 하였다. SPA를 이용하여 GaAs/AlGaAs 양자우물구조의 성장을 원자층 수준으로 실시간 모니터링을 할 수 있었다. 그리고 SPA를 이용하여 MOCVD 안에서 InP에 As가 흡착 및 탈착되는 현상을 분석하여, As의 흡착이 두 단계에 의해 이루어짐을 분석하였다. 그리고 편광분석법의 빠르고 정확한 측정 기술을 규칙적인 구조체에서 전자기파의 회절을 구할 수 있는 Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) 계산방법과 결합하여 나노구조의 기하학적인 모양을 정확하고 빠르게 구할 수 있었다. 본 연구를 위해 규칙적인 3차원 Si 구조체 제작하여 편광분석기로 측정하고 $SiO_2$와 표면 거칠기를 고려하여 RCWA로 분석한 결과, 규칙적인 Si 구조와 산화막 층까지 정확하게 분석할 수 있음을 확인하였다. 또한 규칙적인 나노구조분석 연구를 넘어 불규칙적인 나노구조에 대한 분석 가능성을 보이기 위해 InAs 양자점을 증착하여 분석하였고, 이를 통해 편광분석법과 RCWA를 이용하여 불규칙적인 나노구조의 모양과 크기, 분포의 분석이 가능함을 보였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.76-76
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• 2013

Scanning Tunneling Microscopy는 개인용컴퓨터가 보급되고, 저잡음 아날로그 칩들을 구할 수 있으며, 압전세라믹 기술이 발달하기 시작한 1981년 스위스 IBM Zurich 연구소에서 H. Rohrer와 G. Binnig 박사에 의하여 발명되었다. 이 발명 7~8년 이전 미국 표준연구원의 R. Young 박사도 비슷한 시도를 하였지만, 이 때는 제어할 수 있는 컴퓨터가 없었고, 조절 회로의 잡음 레벨도 컸으며, 역학적 진동도 커서 목적을 달성할 수 없었다. STM의 발명 후 32년이 지난 지금, 조절용 컴퓨터의 발전은 물론, 조절용 역되먹임 회로 또한 digital signal processor나 FPGA를 사용하는 형태로 변화하여 전기적 잡음도 현저히 감소하였다 [1,2]. 동시에 측정 에너지 해상도를 개선하기 위하여 세계적으로 여러 그룹이 장치를 1 K 이하에서 작동할 수 있게 제작하였고, 0.3 K에서 작동하는 상업용 제품도 등장하였다. 이 결과 에너지 해상도는 30 meV 에서 2~3 ${\mu}eV$ 감소하였고, 온도변화에 따른 측정 위치의 변화도 피할 수 있게 되었다. 터널링 검침의 화학적 성분을 흡착과 같은 방법으로 조절하여, 공간 해상도는 물론 에너지 해상도도 더욱 줄일 수 있게 되었고, 스핀에 민감한 터널링 제어도 가능하게 되었다. 이제는 금속, 반도체, 초전도체는 물론 분자, 거대분자, 나노 크기의 양자점등도 측정이 가능하게 되었다. 분자진동 측정이 가능하며, 분자의 성분 분석이 가능하게 되었고, 스핀의 전도와 관련된 제반 문제들을 연구할 수 있게 되었다. 지금부터 10년 동안에는 포논의 측정과 전자와 포논 exciton 등이 관여된 다체계 현상, 이들의 동역학적 현상이 측정 가능하게 되었다. 핵자기 공명도 시도되고 있으며 화학적 구명 및 원자들 사이의 결합도 측정 가능하게 될 것이다. 이제 STM은 초고 진공에서 작동하는 Atomic Force Microscopy와 함께 지금까지 고체물리학 실험 장치가 만들어 내지 못하던 새로운 결과를 도출해 낼 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.87.2-87.2
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• 2012

고출력 반도체 레이저 다이오드는 발진 파장 및 광 출력에 따라 다양한 분야에 응용되고 있으며, 특히 발진파장이 808 nm 및 1470 nm 인 고출력 레이저 다이오드의 경우 재료가공, 펌핑용 광원 (DPSSL, 광섬유 레이저), 의료, 피부미용 (점 제거), 레이저 다이오드 디스플레이 등 가장 다양한 응용분야를 가진 광원 중의 하나라고 할 수 있다. 일례로 재료가공의 경우, 레이저 용접, 레이저 인쇄, 하드디스크의 레이저 텍스쳐링 등 그 응용분야는 무수히 많으며, 최근에는 미래 성장동력 사업의 하나로 중요한 이슈가 되는 태양전지에서 에지 분리 (edge isolation), ID 마킹, 레이저 솔더링 등에서 필수불가결한 광원으로 각광받고 있다. 808 nm 대역 In(Ga)AlAs quantum dots laser diode (QDLD) 성장을 위하여 In(Ga)AlAs QD active 와 In(Ga)AlAs QD LD 성장으로 크게 분류하여 여러 가지 test 실험을 수행하였다. 우선 In(Ga)AlAs QD LD 성장에 앞서 high power LD에 적용 가능한 GaAs/AlGaAs quantum well의 성장 및 전기 측정을 수행하여 그 가능성을 보았다. In(Ga)AlAs QD active layer의 효과적인 실험 조건 조절을 위해 QD layer는 sequential mithod (ex. n x (InGaAlAs t sec + InAs t sec + As 10 sec)를 사용하였다. In(Ga)AlAs QD active layer는 성장 온도, 각 sequence 별 시간, 각 source 양, barrier 두께 조절 및 타입변형, Arsenic flux 등의 조건을 조절하여 실험하였다. 또한 위에서 선택된 몇 가지 active layer 를 이용하여 In(Ga)AlAs QD LD 성장 조건 변화를 시도하였다.