• 한국진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.103-108
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• 2004

Atomic Layer Epitaxy (ALE)법으로 Zn 소스인 DEZn와 oxygen 소스인 $H_2O$를 사용하여 (001) sapphire 기판 위에 기판온도를 ALE 공정온도 범위 인 $170^{\circ}C$와 CVD 공정온도범위 인 $400^{\circ}C$에서 ZnO 박막을 증착하였다. 후열처리에 따른 발광 특성을 조사하기 위해서 산소분위기에서 600∼$1000^{\circ}C$의 온도로 1 시간 동안 후열처리한 후에 He-Cd laser를 사용하여 Photoluminescence (PL) 특성을 측정하였다. $170^{\circ}C$와 $400^{\circ}C$에서 증착된 시편의 경우 모두 as-grown 상태에서는 거의 발광이 일어나지 않았으나 후열처리를 거치면서 발광이 일어났으며 열처리온도가 높을수록 발광강도는 증가하였다. $400^{\circ}C$에서의 증착된 시편의 경우는 CVD 반응이 일어나 Zn-Zn 결합이 많이 생성되어 열처리 온도가 증가하여도 발광강도가 약하였고 가시광 영역의 발광이 크게 증가한 반면 $170^{\circ}C$에서 증착된 시편의 경우는 열처리 온도가 증가할수록 UV영역의 발광강도만이 크게 증가하였으며 가시광 영역에서의 발광은 거의 증가하지 않았다.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.358-364
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• 2009

펄스레이저 증착법으로 박막의 결함 생성을 최소화하여 우수한 발광 특성을 가지는 ZnO 박막 성장에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위하여 기판 온도를 $400^{\circ}C$에서 $850^{\circ}C$까지 변화시켜 박막을 증착한 후 엑스선 회절법, 원자힘 현미경, photoluminescence (PL) 등을 사용하여 박막의 특성 변화를 분석하였다. 그 결과 ZnO 박막은 기판 온도에 관계없이 (0001) 사파이어 기판에 c-축 배향성을 가지며 성장하였음을 확인하였고 기판온도 $600^{\circ}C$에서 가장 조밀한 박막이 형성되면서 박막에 응력이 거의 걸리지 않고 결정성도 우수함을 확인하였다. PL 분석 결과 역시 $600^{\circ}C$에서 증착된 ZnO 박막이 UV 발광 피크의 반치폭 및 결함에 의한 가시영역에서의 발광 등을 고려했을 때 가장 뛰어난 특성을 보여주었다. 이와 같은 결과는 ZnO 박막의 발광 특성이 박막의 구조적 특성과 매우 밀접한 관계가 있음을 나타내며 또한 기판 온도가 매우 중요한 역할을 함을 나타낸다. 결론적으로 기판 온도 $600^{\circ}C$에서 우수한 UV 발광 특성을 가지면서 결함에 의한 가시영역 발광이 거의 나타나지 않는 ZnO 박막을 성장시킬 수 있었고 이러한 박막은 UV 광소자에 응용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.358-359
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• 2012

최근 분극 특성이 상이한 무분극 GaN 에피성장에 관한 심도 있는 연구와 함께 전자-전공 캐리어의 주입 및 캐리어의 거동, 방출되는 편광 특성 및 다양한 물리적 특성들에 대해 보고되고 있으며, 광학적 특성 및 물리적 특성의 확보를 위한 많은 연구가 활발히 진행 중이다 [1]. GaN의 ohmic 접촉(ohmic contact)의 형성은 발광 다이오드(light emitting diode), 레이저 다이오드(Laser), 태양전지(solar cell)와 같은 고신뢰도, 고효율 광전자 소자를 제조하기 위해서는 매우 중요하다 [2]. 그러나 이와 함께 병행 되어야 할 무분극 p-GaN 의 ohmic contact에 관한 연구는 많이 이루어지고 있지 않는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 r-plane 사파이어 기판 상에 성장된 p-GaN에서의 ohmic 접촉 형성 연구를 위하여 Ni/Au ohmic 전극의 접촉저항 특성을 연구하였다. 본 실험에서는 성장된 a-plane GaN의 Hole농도가 $3.09{\times}1017cm3$ 인 시편을 사용하였다. E-beam evaporation 장비를 이용하여 Ni/Au를 각각 20 nm 그리고80 nm 증착 하였으며 비접촉저항을 측정하기 위해 Circle-Transfer Length Method (C-TLM) 패턴을 사용하였다. 샘플은 RTA (Rapid Thermal Annealing)를 사용하여 $300^{\circ}C$에서 $700^{\circ}C$까지 온도를 변화시키며 전기적 특성을 비교하여 그림 1(a) 나타내었다. 그림에서 알 수 있듯이 $400^{\circ}C$에서 가장 낮은 비접촉저항 값인 $6.95{\times}10-3{\Omega}cm2$를 얻을 수 있음을 발견하였다. 이 때의 I-V curve 도 그림1(b)에 나타낸 바와 같이 열처리에 의해 크게 향상됨을 알 수 있다. 그러나, $500^{\circ}C$ 이상 온도를 증가시키면 다시 비접촉 저항이 증가하는 것을 관찰하였다. XRD (x-Ray Diffraction) 분석을 통하여 $400^{\circ}C$ 이상열처리 온도가 증가하면 금속 표면에 $NiO_2$가 형성되며, 이에 따라 오믹특성이 저하 된다고 사료된다. 또한 $Ni_3N$의 존재를 확인 하였으며 이는 nonpolar surface의 특성으로 인해 nitrogen out diffusion 현상이 동시에 발생하여 계면에는 dopant로 작용하는 질소 공공을 남기고 표면에 $Ni_3N$을 형성하여 ohmic contact의 특성이 저하되기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권3호
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• pp.135-139
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• 2018

본 연구에서는 HVPE 성장법을 이용하여 사파이어 기판 위에 알파 갈륨옥사이드를 성장시키며 VI/III 비의 변화에 따른 효과를 확인하였다. 성장된 알파 갈륨옥사이드의 표면은 평평하고 crack 없이 성장되었다. 성장된 갈륨옥사이드의 광학적 특성을 분석하기 위해 투과율을 측정하고 광학 밴드갭을 얻었다. 광학 밴드갭은 약 5.0 eV로 나타났고 VI/III 비가 증가함에 따라 비례하여 증가하는 결과를 보여주었다. 이론적 광학 밴드갭에 가장 근접한 VI/III 비가 23인 조건에서 성장된 알파 갈륨옥사이드의 결정성을 확인하기 위해 HR-XRD를 이용하여 FWHM을 측정하였고 이를 바탕으로 전위밀도를 계산하였을 때 나선형 전위밀도는 $1.5{\times}10^7cm^{-2}$, 칼날 전위 밀도는 $5.4{\times}10^9cm^{-2}$로 계산되었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권7호
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• pp.486-493
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• 2003

유기금속 화학기상 증착법(MOCVD)을 이용하여 사파이어 기판에 AlGaN/n/sup ＋/-GaN 구조와 AlGaN/AlGaN interlayer/n/sup ＋/-GaN 구조로 성장시킨 AlGaN 층을 이용하여 쇼트키형 자외선 수광소자를 제작하였다. 성장층은 약 1018의 캐리어 농도와 각각 236과 269 ㎠/V·s의 이동도를 가진다. 메사구조를 형성하기 위해 ICP 장비로 식각한 후, Si₃N₄로 절연한 뒤 Ti/Al/Ni/Au와 Pt를 이용하여 저항성 전극 및 쇼트키전극을 형성하였다. 그리고 interlayer를 갖는 Pt/Al/sub 0.33/Ga/sub 0.67/N의 전기적 특성은 -5 V에서 1 ㎁의 낮은 누설전류를 보였고, interlayer가 없는 Pt/Al/sub 0.33/Ga/sub 0.67/N은 0.1㎂로 나타났다. 광측정 결과, interlayer를 갖는 Pt/Al/sub 0.33/Ga/sub 0.63/N 쇼트키 수광소자는 차단파장이 약 300 ㎚이며, 광응답도는 280 ㎚에서 0.15 A/W, 그리고 자외선 대 가시광선 제거비는 1.5×10⁴로 우수한 반응특성을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.20-20
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• 2008

최근 LEDs가 동일 효율의 전구에 비해 에너지 절감 효과 크며 신뢰성이 뛰어나다기 때문에 기존 광원을 빠르게 대체해 나가고 있다. 특히 자외선 파장을 가지는 LEDs는 발열이 낮아 냉각장치가 필요 없으며, 수명이 길어 기존 UV lamp에 비해 많은 장점을 가지고 있기 때문에 많은 관심을 밭고 있다. 그럼에도 불구하고 자외선 LEDs는 제조 단가가 높고 power가 낮아 소요량이 많은 등 아직 해결해야 할 부분이 많기 때문에 이를 해결하기 위해 여러가지 재료와 다양한 구조가 고려되고 있다. 그 중 ZnO는 II-VI족 화합물 반도체로써 UV영역의 넓은 밴드갭(3.37eV)을 가지는 투명한 재료이다. 특히 ZnO는 60meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 가지며, 가시광 영역에서 높은 투과율을 가지고, 상온에서 물리적, 화학적으로 안정하기 때문에 UV sensor, UV laser, UV converter, UV LEDs 등 광소자 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. ZnO가 광소자의 발광재료로써 높은 효율을 얻기 위해서는 결정성을 높여 내부 결함을 감소시키며, 발광 면적을 높일 수 있는 구조가 요구된다. 특히 MOCVD 법으로 성장한 나노막대는 에피성장되어 높은 결정성을 기대할 수 있으며, 성장 조건을 조절함으로써 나노막대의 aspect ratio와 밀도 제어할 수 있기 때문에 표면적을 효과적으로 넓혀 높은 발광효율을 얻을 수 있다. 본 실험에서는 MOCVD 법으로 실리콘과 사파이어 기판 위에 다양한 성장 온도를 가진 나노구조를 성장 시키고 온도에 따른 형상 변화와 특성을 평가하였다. ZnO 의 성장온도가 약 $360^{\circ}C$ 일 때, 밀도가 조밀하고 기판에 수직 배열한 균일한 나노막대가 성장되었으며 우수한 결정성, 광학적 특성이 나타남을 SEM, TEM, PL, XRD를 사용하여 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권5호
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• pp.622-627
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• 2013

콜로이달 실리카는 실리콘과 사파이어 웨이퍼의 정밀연마슬러리, 유-무기 하이브리드 코팅제, 정밀주조의 바인더 등 다양한 제품으로 사용되는 물질이다. 이러한 실리카 졸의 입자크기 및 분산 안정성은 웨이퍼의 표면, 코팅 막 혹은 벌크의 기계적, 화학적, 광학적 특성에 영향을 주기 때문에 정확한 측정값이 요구된다. 본 연구에서는 제조사에서 제시한 입자 크기 및 표면 특성이 다른 8종류 실리카 졸의 부피 분율에 따라 입자 크기, 졸 점도 및 입자 전기영동이동도의 측정결과에 미치는 영향을 논의하였다. 높은 표면활성을 지닌 실리카 입자의 특성 및 실리카 졸의 희석에 의한 안정화 이온 농도의 변화로 인해 실리카의 측정 입자 크기와 이동도는 졸의 부피 분율 혹은 입자 크기에 따라 변한다. 60 nm 보다 작은 입자는 부피 분율이 증가함에 따라 측정된 입자 크기가 증가한 반면에, 그 보다 큰 입자에서는 측정된 입자 크기가 감소하였다. 12 nm와 같이 작은 입자는 부피 분율이 증가함에 따라 점도가 상승하면서 측정 입자의 이동도가 감소한 반면에 100 nm의 큰 입자는 0.048의 낮은 부피 분율까지 이동도가 증가하다가 그보다 높은 부피 분율부터 감소하였다.

• 한국광학회지
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• 제24권5호
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• pp.224-230
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• 2013

레이저 리프트 오프(Laser Lift-Off: LLO)는 수직형 LED 제조를 위하여 GaN 또는 AlN 박막을 사파이어 웨어퍼로부터 레이저를 이용하여 제거하는 공정으로 광원, 레이저의 출력 파워를 조절해주는 감쇠기, 빔의 형태를 잡아주는 빔 성형 광학계, 원하는 빔 사이즈를 만들어 주고 빔을 균일하게 섞어주는 빔 균일 광학계, 기판에 투사 이전에 빔을 한번 잘라주는 조리개 부분과 마스크 단에서 잘린 빔을 기판에 투사해주는 투사렌즈 부분으로 구성되어 있다. 본 논문에서는 LLO 시스템을 구성하고 있는 광학계 중 감쇠기와 투사렌즈 부분의 설계 및 분석을 진행하였다. 투사렌즈의 $7{\times}7mm^2$ 빔 사이즈 구현을 위하여 광학 설계 프로그램인 지맥스를 통해 설계 및 초점심도를 분석하였으며, 조명 설계 프로그램인 라이트 툴을 사용하여 빔 사이즈 및 균일도를 분석하였다. 성능 분석 결과 사각형 빔의 크기 $6.97{\times}6.96mm^2$, 균일도 91.8%, 초점심도 ${\pm}30{\mu}m$를 확인하였다. 또한 고출력의 엑시머레이저의 빔 강도를 감쇠시키기 위한 장치인 감쇠기의 투과율을 높이기 위하여 에센설 맥클라우드 코팅 프로그램을 사용하여 유전체 코팅을 실시한 결과 총 23층의 박막과 s 편광의 입사각도 $45{\sim}60^{\circ}$에서 10-95%의 투과율을 확인 할 수 있었다.

• 디지털융복합연구
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• 제17권12호
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• pp.473-480
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• 2019

현재 국내 게임회사들은 기존 상용화된 게임 중 사용자에게 인기가 높았던 PC 기반 게임들을 리메이크하여 모바일 게임으로 제작하는 사례가 늘고 있다. 본 논문에서는 <포켓몬스터> 게임 콘텐츠가 모바일 증강현실 게임 <포켓몬 Go>에 어떤 영향을 주었는지 연구하였으며, 도출된 모바일 증강현실의 특징 5가지를 의미적으로 해석하고 분류하였다. 연구 범위는 <포켓몬 Go>가 출시되었던 2016년을 기준으로 그전까지 발매된 <포켓몬스터> 콘솔/모바일 게임들로 한정하였다. 분석 결과 <포켓몬 Go>는 50가지 특성을 보여주었으며 78%를 기존 <포켓몬스터> 게임에서 가져왔고 22%를 새롭게 제작하였으며 24%의 Reality를 포함하고 있었다. 포켓몬스터 게임시리즈 <오메가루비>, <알파사파이어>가 오락성, 상호작용성, 현실감 부분에 그외 시리즈 <포켓몬 AR 서처>가 몰입감 부분에 많은 영향을 주었다는 사실을 확인했다. 본 연구 자료를 기초로 하여 기존 게임콘텐츠를 활용한 모바일 증강현실 게임이 더욱 활발히 제작되어지기를 희망하며, 이는 곧 국내·외 게임 산업의 성장으로 이어지리라 기대한다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.