• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.13 no.10
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• pp.828-833
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• 2000

Growth characteristics and microstructure of AIN thin films grown by plasma assisted molecular beam epitaxy on Si substrates have been investigated. Growing temperature and substrate orientation were chosen as major variables of the experiment. Reflection high energy electron diffraction (RHEED), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy/diffraction (TEM/TED) techniques were employed to characterize the micorstructure of the films. On Si(100) substrates, AlN thin films were grown along the hexagonal c-axis preferred orientation at temperature range 850-90$0^{\circ}C$. However on Si(111), the AlN films were epitaxially grown with directional coherency in AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), and AlN(1120)/Si(112) at 85$0^{\circ}C$ and the epitaxial coherencry seemed to be slightly distorted with increasing temperature. The microstructure of AlN thin films on Si(111) substrates showed that the films include a lot of crystal defects and there exist micro-gaps among the columns.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.95-95
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• 1999

격자부정합한 반도체 양자점은 광전소자 분야의 활용가능성으로 인하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 반도체 레이저 분야에서는 양자우물 레이저에 비하여 낮은 문턱전류 밀도, 높은 이득, 높은 양자효율, 그리고 극한 물성 등의 장점을 가지고 있다. 격자부정합한 구조로 양자점을 형성시키는 대표적인 물질이 InAs이다. InAs(격자상수 6.058 $\AA$)는 GaAs(격자상수 5.653 $\AA$)와 약 7%의 격자부정합을 가지고 잇기 때문에 GaAs 기판위에서 Stranski-Krastanov-like한 성장모드를 가지게 되고, 그로 인하여 자연적으로 양자점이 형성되게 된다. 3차원적으로 양자화된 특성을 가지는 InAs 양자점은 기저준위의 실온연속발진이 보고 되고 있으나 그 특성은 이론적으로 예측한 것과는 많이 다른 양상을 보이고 있다. 이것의 주된 원인으로는 양자점 크기 및 조성의 균일화, 그리고 양자점 크기 및 밀도의 최적호가 아직까지 이루어지고 있지 못하기 때문이다. 따라서 정밀하게 양자점을 제어하는 기술이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 분자선 에피택시(MBE)방법으로 GaAs(100) 기판위에 InAs 양자점을 크기에 따라 형성시키고, 양자점의 성장 형상을 AFM으로, 그리고 분광학적 특성을 Photoluminescence로 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.07a
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• pp.111-114
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• 2000

Growth characteristics and microstructure of AlN thin films grown by plasma assisted molecular beam epitaxy on Si substrates have been investigated. Growing temperature and substrate orientation were chosen as major variables of the experiment. Reflection high energy electron diffraction (RHEED), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and transmission electron microscopy/diffraction (TEM/TED) techniques were employed to characterize the microstructure of the films. On Si(100) substrates, AlN thin films were grown along the hexagonal c-axis preferred orientation at temperature range 850-90$0^{\circ}C$. However on Si(111), the AlN films were epitaxially grown with directional coherency in AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), and AlN(1120)/Si(112) at 85$0^{\circ}C$ and the epitaxial coherencry seemed to be slightly distorted with increasing temperature. The microstructure of AlN thin films on Si(111) substrates showed that the films include a lot of crystal defects and there exist micro-gaps among the columns.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.94-94
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• 1999

반도체 Hall 효과를 이용하여 자계를 검출하여 이를 전압신호로 출력하는 자기센서로는 주로 GaAs, InSb, InAs 등의 박막이 사용되고 있다. 자기센서의 응용분야가 최근에는 직류전류의 무접촉 검출, 자동차의 무접촉 회전 검출, 산업용 기계의 제어용 무접촉 위치검출 분야로 확대되고 있어 그 수요가 급증하고 있다. 이중 Hall 소자의 응용분야중 많은 활용이 기대되고 있는 자동차용 무접촉 센서는 -4$0^{\circ}C$~15$0^{\circ}C$의 온도범위에서 안정하게 작동하여야 하므로 온도 안정성이 매우 중요하다. 그러나 Hall 소자 시장의 80%를 점유하고 있는 InSb Hall 소자는 온도가 올라감에 따라 저항이 급격히 낮아지는 성질을 가지고 있으므로 10$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서 사용하는 것이 불가능하다. 한편 InAs(에너지갭~0.18eV)는 InSb보다 에너지 갭이 크므로 고온에서도 작동이 가능하고 자계변화에 따른 출력의 직진성이 매우 좋다는 장점을 가지고 있다. 이러한 InAs Hall 소자를 실현하기 위해서 가장 중요한 것이 고품위의 InAs의 박막 성장기술이다. InAs 박막을 성장하기 위해서 사용되고 있는 기판은 GaAs이다. 그러나 GaAs 기판과 InAs 박막 사이에는 약 7% 정도의 격자부정합이 존재하기 때문에 높은 이동도를 가지는 고품위 박막을 성장시키기가 매우 어렵다. 이에 본 연구에서는 분자선에피택시 방법을 이용하여 GaAs 기판위에 고품위의 InAs 박막을 성장하는 기술을 연구하였으며, 성장된 InAs 박막의 특성을 DCX 및 Hall effect 등으로 조사하였다. InAs 박막 성장시 기판은 <0-1-1> 방향으로 2$^{\circ}$ off 된 GaAs(100)를 사용하였다. InAs 박막성장시 기판온도는 48$0^{\circ}C$로 하고 GaAs buffer 두께는 2000$\AA$로 하여 As flux 및 Si doping 농도등을 변화시켰다. 그 결과 Si doping 농도 2.21$\times$1017/am에서 10,952cm2/V.s의 이동도를 얻었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.4 no.1
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• pp.11-20
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• 1994

GaAs and AlGaAs epi-layers were grown on semi-insulating (100) GaAs substrate by molecular beam epitaxy (MBE) and their electrical and optical properties have been investigated by several measurements. In undoped GaAs, the p-type GaAs layers with the good surface morphology were obtained under the growth conditions of the substrate temperatures ranging from 570 to $585^{\circ}C$ and the $As_4$/Ga ratios from 17 to 22. In the samples with the growth rates of the ranges of $0.9~1.1 {\mu}m/h$, the impurity concentrations were in the ranges of $1.5{\times}10^{14}~5.6{\times}10^{14}cm^{-3}$ with the Hall mobilities of $590~410cm^2/V-s$. In the Si-doped GaAs, the n-type GaAs layers with low electro trap, only two hole deep levels were observed with uniform doping profiles (<1%). AlGaAs layers with good surface morphology and crystallinity were grown under an optimum condition of the substrate temperature, $600^{\circ}C $. 8 deep level defects were observed between 0.17~0.85eV in undoped AlGaAs layers.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.7 no.1
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• pp.25-28
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• 2000

The InAs self-assembled quantun dots (SAQDS) were grown on a GaAs(100) substrate using a molecular beam epitaxy (MBE) technique. The InAs QDs were multi-stacked to have various layer structures of 1, 3, 6, 10, 15 and 20 layers, where the thickness of the GaAs spacer and InAs QD layer were 20 monolayers (MLs) and 2 MLs, respectively. The nanostructured feature was characterized by photoluminescence (PL) and scanning transmission electron microscopy (STEM). It was found that the highest PL intensity was obtained from the specimen with 6 stacking layers and the energy of the PL peak was split with increasing the number of stacking layers. The STEM investigation exhibited that the quantum dots in the 6 stacking layer structure were well aligned in vertical columns without any deflect generation, whereas the volcano-like deflects were formed vertically along the growth direction over 10 periods of InAs stacking layers.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.14 no.4
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• pp.235-238
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• 2004

The LT-MBE (low temperature molecular beam epitaxy) allows to dope GaAs with Mn over its solubility limit. A 75 urn thick GaMnAs layers are grown on a low temperature grown LT-GaAs buffer layer at a substrate temperature of $260^{\circ}C$ by varying Mn contents ranged from 0.03 to 0.05. The typical growth rate for GaMnAs layer is fixed at 0.97 $\mu\textrm{m}$/h and the V/III ratio is varied from 25 to 34. The electrical and magnetic properties are investigated by Hall effect and superconducting quantum interference device(SQUID) measurements, respectively. Double crystal X-ray diffraction(DCXRD) is also performed to investigate the crystallinity of GaMnAs layers. The $T_{c}$ of the $Ga_{l-x}$ /$Mn_{x}$ As films grown by LT-MBE are enhanced from 38 K to 65 K as x increases from 0.03 into 0.05 whereas the $T_{c}$ becomes lower to 45 K when the V/III ratio increases up to 34 at the same composition of x=0.05. This means that the ferromagnetic exchange coupling between Mn-ion and a hole is affected by the growth condition of the enhanced V/III ratio in which the excess-As and As-antisite defects may be easily incorporated into GaMnAs layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.187-187
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• 2013

양자점(Quuantum dot, QD)은 0차원 특성을 가지는 구조로 양자 구속 효과로 인하여 bulk와 는 다른 구조적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있다. InAs QD는 size와 barrier의 bandgap 조절을 이용하여 쉽게 bandgap을 바꿀 수 있는 장점이 있어 solar cell, semiconductor laser diode, infrared photodetector 등으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 Stranski-Krastanov (SK) mode로 성장한 InAs QD는 보통 GaAs epilayer와의 lattice mismatch (7%)를 이용하여 성장을 하고 이로 인하여 strain을 가지고 있고 QD의 density와 stack이 높을수록 strain이 커진다. 하지만 sub-monolayer (SML) QD 같은 경우 wetting layer가 생기는 지점인 1.7 ML이하에서 성장되는 성장 방식으로 SK-QD보다는 작은 strain을 가지게 된다. 또 QD의 size가 작아 SK-QD보다 큰 bandgap을 가지고 있다. 본 연구에서는 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)를 이용하여 semi-insulating GaAs substrate 위에 InAs QD를 0.5/1/1.5/1.7/2/2.5 monolayer로 성장을 하였다. GaAs과 InAs의 성장온도와 성장속도는 각각 $590^{\circ}C$, 0.8 ML/s와 $480^{\circ}C$, 0.2 ML/s로 성장을 하였으며 적층사이의 interruption 시간은 10초로 고정하였고 10주기를 성장하였다. Photoluminescence (PL)측정 결과 SML-QD는 size에 따라서 energy가 1.328에서 1.314 eV로 약간 red shift를 하였고 SK-QD의 경우 1.2 eV의 energy정도로 0.1 eV이상 red shift 하였다. 이는 QD size에 의하여 energy shift가 있다고 사료된다. 또 wetting layer의 경우 1.41 eV의 energy를 가지는 것으로 확인 하였다. SML-QD는 SK-QD 보다 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 작은 것은 확인을 하였고 strain field의 감소로 해석된다. 하지만 SML-QD의 경우 SK-QD보다 상대적으로 작은 PL intensity를 가지고 있었다. 이를 개선하기 위해서는 보다 높은 QD density를 요구하게 되는데 growth temperature, V/III ratio, growth rate 등을 변화주어서 연구할 계획이다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.4
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• pp.266-271
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• 2009

We have investigated the lasing characteristics of GaAs-based 1300 nm wavelength region InAs Quantum Dot Laser Diode grown by Migration Enhanced Molecular Beam Epitaxy. Under a pulsed and CW operation, we observed the state switching of lasing wavelength from ground state (1302 nm) to excited state (1206 nm) due to the gain saturation of ground state. Under a pulsed operation, $J_{th}=92A/cm^2$, $\lambda_L=1311\;nm$ and under a CW operation, $J_{th}=247A/cm^2$, $\lambda_L=1320\;nm$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.196.2-196.2
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• 2013

본 연구에서는 분자선 에피택시 (MBE)법으로 성장된 InAs submonolayer quantum dot (SML-QD)을 태양전지에 응용하여 광학 및 전기적 특성을 평가하였다. 본 연구에서 사용된 양자점 태양전지(quantum dot solar cell, QDSC)의 구조는 n+-GaAs 기판 위에 n+-GaAs buffer와 n-GaAs base layer를 차례로 성장 한 후, 활성영역에 InAs/InGaAs SML-QD와 n-GaAs spacer layer를 8주기 형성하였다. 그 위에 p+-GaAs emitter, p+-AlGaAs window layer를 성장하고 ohmic contact을 위하여 p+-GaAs 를 성장하였다. SML-QD 구조의 두께는 0.3 ML 이며, 이때 SML-QD의 적층수를 4 stacks 으로 고정하였다. SML-QD 와의 비교를 위하여 2.0 ML크기의 InAs자발 형성 양자점 태양전지(SK-QDSC)과 GaAs 단일 접합 태양전지 (reference-SC)를 동일한 성장조건에서 제작하였다. PL 측정 결과, 300 K에서 SML-QD의 발광 피크는 SK-QD 보다 고에너지에서 나타나는데(1.349 eV), 이것은 SML-QD가 SK-QD보다 작은 크기를 가지기 때문으로 사료된다. SML-QD는 single peak를 보이는 반면, SK-QD는 dual peaks (1.112 / 1.056 eV)을 확인하였다. SML-QD의 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 SK-QD에 비하여 작은 것으로 보아 SML-QD가 SK-QD보다 양자점 크기 분포의 균일도가 높은 것으로 해석된다. Illumination I-V 측정 결과, SML-QDSC의 개방 전압(VOC) 과 단락전류밀도(JSC)는 SK-QDSC의 값과 비교해 보면, 각각 47 mV와 0.88 mA/cm2만큼 증가하였다. 이는 SK-QD보다 상대적으로 작은 크기를 가진 SML-QD로 인해 VOC가 증가되었으며, SML-QD가 SK-QD 보다 태양광을 흡수할 수 있는 영역이 비교적 적지만, QD내에 존재하는 energy level에서 탈출 할 수 있는 확률이 더 높음으로써 JSC가 증가한 것으로 분석 된다.