• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
• /
• v.18 no.4
• /
• pp.91-95
• /
• 2011

The light extraction efficiency in GaN based LED was analyzed qualitatively. The extraction efficiency was simulated with patterned shape, depth, size and spacing by using ray-tracing simulation. In simulation result, patterned shape and depth for the optimized extraction efficiency in PSS LED were in indented Hemi-sphere solid. Through the optimal patterning of the various factors, about 40% enhancement in extraction efficiency was obtained.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.306-306
• /
• 2012

사파이어 단결정은 LED 소자의 기판으로 널리 사용되고 있으며 현재 소재 수율을 향상시키기 위하여 6인치 이상의 대구경 웨이퍼를 만들기 위하여 많은 노력을 경주하고 있다. 단결정, 특히 반도체 단결정 웨이퍼에서($00{\cdot}1$), ($11{\cdot}0$) 등의 어떠한 결정학적인 방위(crystallographic orientation)가 표면과 이루는 각도, 즉 표면방위각(off-cut 또는 misorientation angle)의 크기와 방향은 제조된 LED 소자의 물성에 영향을 끼치므로 웨이퍼를 가공할 때 정확하게 컨트롤해야한다. 본 연구에서는 고분해능 X-선을 이용하여 표면이 결정학적 방향과 이루는 면방위각을 정밀하게 결정하는 측정법을 연구하였다. 본 연구에서는 기존의 ASTM 의 측정법과는 다른 원리를 이용하고 웨이퍼의 휨(bending)이나 측정고니오 회전축의 편심과 무관하게 표면방위각을 결정하는 새로운 이론적 모델을 제시하고 그 모델을 적용하여 표면의 수직축이 대구경 사파이어($00{\cdot}1$) 축과 이루는 표면방위각을 정확하게 측정 분석하였다. 그리고 이러한 측정방법의 장점을 이용하여 ASTM의 측정법과 면방위 측정 결과를 비교 분석 하였다. 150 mm 사파이어 웨이퍼를 ASTM의 방법으로 면방위를 측정하였을 때 고분해능 장비에서 회전축 ${\Phi}$의 기준을 다르게 설정함에 따라서 수직/수평 면방위 측정결과가 많은 차이를 보였다. 그러나 본 연구에서 사용한 측정법에서는 이러한 수직/수평 면방위의 값들이 거의 변화하지 않고 일정하게 나타나는 것을 확인 하였으며, 측정한150 mm 사파이어 웨이퍼의 표면방위각은 $0.21^{\circ}$이고 표면각이 나타나는 방향은 웨이퍼의 primary edge 방향으로부터 $1.2^{\circ}$벗어나 있는 방향이었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.25 no.6
• /
• pp.231-238
• /
• 2015

Sapphire single crystals have been highlighted for epitaxial of gallium nitride films in high-power laser and light emitting diode industries. Among the many crystal growth methods, vertical Bridgman process is an excellent commercial method for growing high quality sapphire crystals with c-axis. In this study, the thermally induced stress in Sapphire during the vertical Bridgman crystal growth process was investigated using a finite element model. A vertical Bridgman process of 2-inch Sapphire was considered for the model. The effects of vertical and transverse temperature gradients on the thermal stress during the process were discussed based on the finite element analysis results.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.23 no.3
• /
• pp.129-134
• /
• 2013

Sapphire wafers are used as an important substrate for the production of blue LED (light emitting diode) and the LED's performance largely depends on the quality of the sapphire single crystals. There are several crystal growth methods for sapphire crystals and Kyropoulos method is an efficient way to grow large diameter and high-quality sapphire single crystals with low dislocation density. During Kyropoulos growth, the convection of molten melt is largely influenced by the hot zone geometry such as crucible shape, heater and refractory arrangements. In this study, CFD (computational fluid dynamics) simulations were performed according to the bottom/side ratios (per unit of the crucible surface area) of heaters. And, based on the results of analysis, the molten alumina flows and remelting phenomena were analyzed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2000.02a
• /
• pp.115-115
• /
• 2000

Wide band gap을 갖는 III-V족 반도체인 GaN는 파란색에서 자외선영역에 이르는 발광소자용으로, 그리고 최근에는 전자소자로도 가장 유망한 반도체 중의 하나이다. 하지만 격자상수가 일치하는 적당한 기판이 존재하지 않아 성장된 GaN 박막 내에는 많은 결함들이 존재하게 된다. 일반적으로 가장 널리 쓰이는 기판은 사파이어 기판이 주로 이용되고 있는데 사파이어는 GaN와 격자상수 불일치가 16%에 이르므로 고품질의 GaN 박막을 성장시키기 위해서는 격자상수 불일치를 어느 정도 완화시키면서 초기성장과정의 컨트롤이 매우 중요하다. 이러한 방법들로는 GaN박막 성장 전에 사파이어 기판 질화처리를 하거나 buffer 층을 도입하는 것인데, 이에 관한 많은 연구들이 보고되고 있다. 하지만 각각 두 공정에 관한 연구는 많이 되어 있지만 두 공정사이를 연결해 주는 공정처리법에 관한 연구는 보고되고 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 사파이어기판 질화처리를 한 후 buffer 층을 성장시키기 전까지 chamer 내부의 분위기 가스가 GaN 박막성장 거동에 어떤 영향을 주는지에 관해 연구하였다. 질화처리 후 chamber 내부의 분위기 가스가 GaN 박막 성장 거동에 미치는 영향을 연구하기 위하여 두 개의 시편 A,B를 준비하였다. 시편 A는 먼저 사파이어 기판을 유기용매를 이용하여 cleaning 한 후 장비에 장입되었다. 수소분위기하에서 10nsrks 104$0^{\circ}C$에서 가열한 후 30초간 암모니아 유속을 900sccm으로 유지하며 사파이어 기판 질화처리를 수행하였다. GaN buffer 층을 성장하기 위하여 104$0^{\circ}C$에서 56$0^{\circ}C$로 온도를 내리는 과정중 질화처리를 위하여 흘려주었던 암모니아 유속을 차단한 채 수소분위기에서만 온도를 내렸다. 56$0^{\circ}C$에서 GaN buffer 층을 300 성장시킨 후 102$0^{\circ}C$의 고온에서 2$\mu\textrm{m}$ 두께로 GaN 박막을 성장하였다. 시편 B는 질화처리 후 단계부터 GaN 박막성장 단계에 이르기까지 AFM을 이용하여 두 시편의 성장거동을 비교 분석하였다. 두 시편의 표면을 관찰한 결과 시편 A는 2차원적 성장을 하며 매우 매끄러운 표면을 갖는데 반해, 시편 B는 3차원적 성장을 하며 매우 거친 표면을 보였다. 또한 두 시편 A, B를 XRD, PL, Hal 측정으로 분석한 결과 시편 A가 시편 B보다 우수한 구조적, 광학적, 전기적 특성을 보였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
• /
• v.17 no.3
• /
• pp.211-214
• /
• 2008

GaN-based light-emitting diodes (LEDs) of a 405 nm wavelength have been fabricated on a sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). In order to reflect the photons, which are generated in the InGaN active region and emitted to the backside, to the front surface, a reflection layer was deposited onto the back of the substrate. Aluminum was used as the reflection layer and Al was deposited on the sample followed by Ti evaporation for firm adhesion of the reflection layer to the substrate. The light extraction efficiency was enhanced 52 % by adoption of the Ti-Al reflection layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.361-361
• /
• 2012

사파이어 단결정은 LED 소자의 기판으로 널리 사용되고 있으며 현재 소자 수율을 향상시키기 위하여 6인치 이상의 대구경 웨이퍼를 만들기 위한 많은 노력을 경주하고 있다. 단결정, 특히 반도체 단결정 웨이퍼에서 ($00{\cdot}1$), ($10{\cdot}2$) 등의 어떠한 결정학적인 방위(crystallographic orientation)가 표면과 이루는 각도, 즉 표면방위각(off-cut 또는 misorientation angle)의 크기와 방향은 제조된 LED 소자의 물성에 영향을 끼치므로 웨이퍼를 가공할 때 정확하게 콘트롤해야 한다. 본 연구에서는 고분해능 X-선을 이용하여 표면이결정학적 방향과 이루는 면방위각을 정밀하게 결정하는 측정법을 연구하였다. 기존의 ASTM 의 측정법과는 다른 원리를 이용하고 웨이퍼의 휨(bending)이나 측정고니오 회전축의 편심과 무관하게 표면방위각을 결정하는 새로운 이론적 모델을 제시하고 그 모델을 적용하여 표면의 수직축이 대구경 사파이어 ($00{\cdot}1$) 축과 이루는 표면방위각을 정확하게 측정 분석하였다. 본 연구에서 사용한 6인치 사파이어 웨이퍼에 대하여 표면방위각은 $0.21^{\circ}$이었으며 표면각이 나타나는 방향은 웨이퍼의 primary edge 방향으로부터 $-1.2^{\circ}$ 벗어나 있는 방향이었다.

• Journal of Sensor Science and Technology
• /
• v.5 no.6
• /
• pp.68-73
• /
• 1996

ZnO thin films were prepared on glass and (012) sapphire substrates by rf magnetron sputtering. Polycrysralline ZnO films with a (002) orientation were obtained on glass substrates. (110) ZnO films were epitaxially grown on the (012) sapphire substrates. Surface acoustic wave properties were also measured for propagating along the c axis of ZnO film on the glass and sapphire substrates. The phase velocities ($V_{p}$) on glass and sapphire substrate at center frequency were 2680 m/sec and 5980 m/sec and the effective coupling coefficient ($k^{2}$) on the 0th mode were 0.98 % and 1.43 %, respectively.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
• /
• v.9 no.2
• /
• pp.162-167
• /
• 1999

GaN epilayers deposited by the OMVPE method on sapphires with 3 different surface orientations were investigated by TEM and their difference in mucrostructure were compared with each other. GaN epilayers were grown on the all three kinds of sapphire substrates; however, the best interfacial state and crystallinity were observed in the specimen using a {0001} substrate The density of defects in GaN epilayers on {0001} substrates was also less than others. No buffer layer was found at the interfaces of all the specimens; however, it was observed that the region which shows lattice distortion at the interface was only a few nonameter wide. Accordingly, TEM investigation revealed that GaN epilayers having some internal defects could be grown on sapphire {1120} and {1102} planes without a buffer layer, and the hetero-epitaxial GaN films were obtained from the specimen using {0001} substrates with the microstructural point of view.

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