• 한국결정성장학회지
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• 제21권5호
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• pp.193-198
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• 2011

최근 사파이어 결정은 LED 응용부품에 사용되고 있고, CZ 성장공정은 고 품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위한 중요한 기술중의 하나이다. 고 품질의 단결정을 성장하기 위해서는 CZ 성장로 내부의 열 및 질량 전달현상의 제어가 필요하다. 본 연구에서는 유도 가열된 CZ 성장로에 대한 사파이어 결정의 성장공정을 FEM을 사용하여 수치적으로 분석하였다. 본 연구의 결과, 성장로의 rpm이 증가함에 따라 고온부는 도가니 표면에서 융액의 내부로 이동하고, 고-액 계면은 평편한 형태로 변화되는 것으로 분석되었다. 또한 성장된 결정의 고-액 계면은 초기에 형성된 결정의 shoulder 형상에 의해서도 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.68-68
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• 2000

펄스레이저 증착법(이하 PLD)을 이용하여 마이크로파 유전체 소자 및 절연 산화막으로의 응용을 위한 MgTiO3 박막을 다양한 기판상에서 증착하였다. 사파이어 기판에 (a,c-plane Al2O3) 성장된 MgTiO3 박막은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)이 되었으며, SiO2/Si 및 Pt/Ti/Si 기판위세 성장된 MgTiO3 박막의 경우 003방향으로 배향(oriented) 되었다. MgTiO3 박막은 450~75$0^{\circ}C$까지 기판온도를 변화시키면서 증착시켰으며, 증착시 산소분압은 50~200 mTorr로 변화시켰다. PLD 증착시 타켓에 조사된 레이저 에너지 밀도는 약 2J/cm2였으며, MgTiO3 박막 증착후 200Torr O2 분위기에서 상온까지 1$0^{\circ}C$/min 의 속도로 냉각시켰다. 사파이어 c-plane 상에서 일머나잇(ilminite) MgTiO3 구조가 55$0^{\circ}C$ 에피텍셜 성장하는 것을 관찰할 수 있었으며, 사파이어 a-plane 상에서는 MgTiO3 구조가 $650^{\circ}C$ 이상부터 110방향으로 배향되며 성장하였다. $600^{\circ}C$ 이상에서 c-축으로 배향된 구조를 갖고 있었다. 증착된 MgTiO3 박막의 조성분석(stoichio metric analysis)을 위해 RBS 분석을 수행하여, 증착에 이용된 타켓과 동일한 조성을 갖는 MgTiO3 박막이 성장된 것을 확인할 수 있었다. 사파이어 기판상에 증착된 MgTiO3 박막은 가시영역에서 투명하였으며, 약 270nm 파장을 갖는 영역에서 급격한 흡수단을 보였다. 이때의 MgTiO3 박막은 AFM 분석을 통해 약 0.87mn rms roughness 값을 갖는 매우 평탄한 표면구조를 갖고 있는 것을 확인하였다. MIM(Pt/MgTiO3/Pt) 구조의 캐패시터를 형성시켜 MgTiO3 박막의 유전특성(dielectric properties)을 관찰하였다. PLD로 성장된 MgTiO3 박막의 유전율(relative dielectric constant)은 약 22였으며, 1MHz에서 약 1.5%의 유전손실(dielectirc loss) 값을 보였다. 또한 이때 MgTiO3 박막은 낮은 유전분산값을 보였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권3호
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• pp.377-382
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• 1998

기존보다 낮은 온도에서 buffer layer를 도입하지 않고 직접 사파이어{1120} 기판위에 GaN 박막을 OMVPE방식으로 증착시킨 결과 양호한 계면상태를 가지는 양질의 GaN epilayer를 얻을 수 있었다. GaN epilayer의 주된 성장 방향은 <0002>로 밝혀졌고, 적어도 4개 종류 이상의 epilayer들이 서로 경쟁적으로 성장하는 것으로 판단되어진다. Buffer layer의 부재에도 불구하고 계면의 adhesion이 우수하였고 다만 계면으로부터 2~3nm이내의 lattice들에서 기판과의 lattice mismatch에 의한 distortion이 발견되어졌다. 따라서 일반적으로 GaN 박막 증착시에 가장 많이 사용되는 사파이어 basal plane 외에 {1120} plane 위에도 양질의 GaN epilayer가 buffer layer 없이 증착된다는 사실을 TEM 관찰을 통하여 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.192.2-192.2
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• 2015

본 논문에서는 사파이어 기판 표면에 레이저 처리를 통해 격자 구조(레이저 격자 구조)를 제작하고 InGaN/GaN 발광다이오드(Light-Emitting Diodes, LED) 박막을 성장 한 시료에서 Bowing 특성 변화를 논의한다. 그리고 Bowing 정도에 따른 InGaN/GaN LED의 광학 및 전기적 특성을 Photoluminescence (PL)와 Electroluminescence (EL) Mapping 법을 이용하여 상호 비교 분석하였다. 2-인치 사파이어 기판 상에 레이저 격자 구조의 간격은 1 mm (GS1-LED), 2 mm (GS2-LED), 3 mm (GS3-LED) 로 제작하였으며, 격자 구조가 없는 LED를 기준 시료(C-LED)로 사용하였다. GS1-LED, GS2-LED, GS3-LED의 Bowing 정도는 C-LED 대비 각각 8%, 7.6%, 6.4% 감소하였다. PL Mapping 결과, GS-LED의 발광 파장의 분포 균일도가 C-LED 보다 개선되는 것을 확인하였고, 파장이 C-LED 대비 단파장으로 이동하였다. 또한, GS-LED시료의 PL 강도는 C-LED보다 증가하였고, 특히 GS2-LED의 PL 강도는 C-LED 대비 6.9% 증가 하였다. EL mapping 결과, GS-LED 발광 파장의 분포 균일도는 PL 결과와 유사하게 측정되었으며, 2인치 기판 전체 면적에 대한 GS-LED의 주요 동작전압 및 출력 전력 수율이 C-LED대비 현저히 개선되었다. 사파이어 기판 표면에 제작한 레이저 격자 구조에 따른 InGaN/GaN LED의 광학적, 전기적 특성을 Bowing의 개선과 응력 완화 현상으로 논의 할 예정이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제11권5호
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• pp.218-223
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• 2001

수평 Bridgman 방법으로 성장한 사파이어 인고트를 절단 연마한 후, 사파이어 결정기판의 표면을 우레탄 천 위에서 실리카 졸을 사용하여 폴리싱하였다. 표면의 결정성을 X-선 회절을 통하여 조사하였으며, 2중 결정회절에 의한 반치폭은 200~400 arcsec을 가지며, 결정 인고트의 절편화 또는 양면 연삭 연마에 따른 잔류응력에 의한 표면에서의 기계적인 스트레스에 의해 결정성이 손상되어진다. 화학-기계적인 폴리싱공정을 수행한 수에 표면처리로 $1,200^{\circ}C$로 4시간 열처리 및 산처리를 연속적으로 수행할 경우 결정성이 반치폭 8.3 arcsec까지 줄어들어 향상됨을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
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• pp.85-85
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• 2012

NiO는 니켈 공공과 침입형 산소 이온에 의한 비화학적양론 특성 때문에 자발적으로 p-형 반도체 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. NiO는 3.7 eV 의 넓은 밴드갭을 가지고 있어 투명소자를 위한 hole injection layer 나 hole transport layer로 사용하기 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한, 안정적인 p-형 반도체 특성은 n-형 산화물 반도체와의 접합을 통해 복합소자의 구현이 용이하기 때문에, ZnO 등과의 접합을 통한 소자 구현이 가능하다.[1] 하지만, 기존의 많은 연구에서는 내부의 결함이 많이 존재하는 다결정 박막을 사용하였기 때문에, 전하의 이동에 제한이 발생해, 충분한 소자 특성을 나타내지 못하였다. 최근 Dutta의 연구에 의하면, 결정질 사파이어 기판위에 박막을 성장할 경우 [111] 방향으로 우선 배향성을 가진 NiO 박막을 얻을 수 있다고 알려져 있다.[2] 본 실험에서는 NiO 박막을 이용한 PN 접합소자 구현을 위해 사파이어 위에 p-NiO 박막을 에피택셜하게 성장한 후 구조적 특성을 분석하였으며, n-ZnO 박막을 그 위에 성장하여 소자를 제작하였다. 그 결과 ZnO 또한 에피택셜한 성장을 하는 것을 확인할 수 있었다. 성장순서에 따른 PN 접합구조 특성을 확인하기 위해 사파이어 위에 ZnO 를 성장시킨 후 NiO 를 성장시킨 결과 NiO 박막의 우선성장 방향이 [100]으로 변하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제6권4호
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• pp.282-287
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• 1995

발진 파장 영역이 매우 광범위한 티타늄 사파이어를 사용하여 접힌 공진기 형태의 레이저를 제작하고 연속 발진 특성을 조사하였다. 티타늄 사파이어 결정은 $Ti^{3+}$ 도핑율이 0.15wt.%이고 두께가 4.1mm이며 양면이 Brewster 각으로 되어 있는 것을 사용하였다. Brewster 면에서는 비점수차가 발생하므로 이를 보정하기 위하여 공진기의 접힌 각도를 $15.4^{\circ}$로 조정하였다. 펌핑 광원으로는 Ar-ion 레이저를 사용하였고, 반사율 90%의 출력경을 사용하여 2W 펌핑에서 레이저 발진이 시작되었으며, 5W 펌핑에서 450mW 이상의 츨력을 얻을 수 있었다. 또한 공진기의 두 오목거울 간의 거리에 따라 출력 변화를 조사하였다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.44-48
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• 2009

전기로에서 공급하는 열을 통해 주변 반응 기체와 기판이 열적 평형 상태를 이루고 있는 기존의 박막 성장 방식과 달리, 외부에서 주입시킨 공기를 이용하여 기판 홀더를 냉각시켜 기판과 기판 주변 반응 기체 사이에 온도 차이(temperature gradient)를 발생시키고, 그 온도 차이가 변함에 따라 사파이어 r-면 기판 위에 성장된 질화갈륨 나노 구조체의 구조적 특성이 어떻게 바뀌는지에 대한 연구를 수행하였다. 온도 차이의 크기에 따라 다족(multipod) 형태로 자란 나노 막대의 직경과 밀도, 그리고 길이가 변화함을 확인하였다. 또한, 동일한 온도 차이(temperature gradient)가 있더라도 기판 자체의 온도에 따라 나노막대 끝 단면의 모양이 변화됨을 발견하였다.

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 한국현미경학회 1997년도 제28차 춘계학술대회
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• pp.87-89
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• 1997

• E2M - 전기 전자와 첨단 소재
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• 제27권2호
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• pp.5-15
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• 2014