• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.309.1-309.1
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• 2014

III-N계 기반의 광 반도체는 직접 천이형 넓은 밴드갭 구조를 갖고 있기 때문에 자외선에서 가시광을 포함한 적외선까지 포함한 폭 넓은 발광이 가능하여 조명 및 디스플레이 관련 차세대 광원으로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 p형 GaN의 경우, 상온에서 도펀트로 사용되는 마그네슘(Mg)이 수소(H)와 결합하여 보상 효과를 나타내기 때문에 높은 정공농도를 갖기에 어려움이 있다고 알려져 있다. 따라서, 대부분의 연구 그룹에서는 GaN계 LED 소자를 성장 후 rapid thermal annealing 공정이 요구되고 있고, 최근에는 박막 성장 후 반응로 내에서 자체적으로 열처리를 진행하고 있는 실정이다. 하지만, 열처리 조건은 LED 소자의 발광특성에 큰 영향을 주기 때문에 본 연구에서는 반응로에서 열처리가 된 LED 샘플에 대해 추가적인 열처리 공정의 유무에 따른 GaN계 LED소자의 광학적 및 전기적 특성에 대해 알아보고자 하였다. 금속유기화학증착법을 이용하여 c-면 사파이어 기판에 저온 GaN 완충층 및 $2.0{\mu}m$두께의 GaN 박막을 성장한 후, $3.0{\mu}m$두께의 n-형 GaN에피층과 InGaN/GaN 5주기의 양자우물구조를 형성하고 $0.1{\mu}m$두께의 p형 GaN층을 성장하였다. P-형 GaN층 성장 후 온도를 내리면서 $750^{\circ}C$, N2 분위기에서 5분간 Mg 활성화를 위한 열처리를 반응로에서 in-situ로 진행하였다. 그 후 급속열처리 장비에 장입하여 $650^{\circ}C$, N2 분위기에서 5분간 추가적인 열처리를 진행하여 추가 열처리 유무에 따른 LED소자의 특성을 분석하였다. 추가적인 열처리 유무에 따른 LED소자의 레이저 여기에 의한 포토루미네선스 스펙트럼과 전계발광 스펙트럼을 조사한 바, 포토루미네선스 스펙트럼의 경우 추가적인 열처리를 진행하였을 경우, 이전보다 발광 세기가 감소함을 나타내었다. 이는 추가적인 열처리에 의해 InGaN/GaN 활성층이 손상되었기 때문이라고 추측된다. 그러나 전계발광 스펙트럼에서는 활성층이 손상되었음에도 불구하고 전계 발광세기가 3배 가량 증가한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 20 mA 인가 시 4.2 V 에서 3.7 V로 전압이 감소하였다. 상기 결과로 미루어 볼 때 열처리에 의한 InGaN/GaN 활성층 손상에도 불구하고 광 세기가 크게 증가한 것은 금속유기화학증착장치의 in-situ 열처리에 의한 Mg가 충분히 활성화되지 못하였고, 추가적인 열처리에 의하여 p형 GaN에서 Mg-H 복합체의 분리로 인한 Mg 활성화가 더욱더 효과적으로 이루어졌기 때문이라고 추측된다.

• 한국진공학회지
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• 제19권3호
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• pp.217-223
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• 2010

유기금속화학기상증착법으로 적층 InAs/$In_{0.1}Ga_{0.9}As$ DWELL (dot-in-a-well) 구조를 성장하여 n-i-n 구조의 적외선 수광소자를 제작하였으며, PL (photoluminescence) 발광 특성 및 암전류 특성을 분석하였다. 동일한 조건으로 양자점을 적층하였을 때 크기 및 밀도의 변화에 의한 이중 PL peak을 관찰하였으며, TMIn의 유량을 조절함으로써 단일 peak을 갖는 균일한 크기의 양자점 적층 구조를 성장할 수 있었다. 적외선 수광소자 구조를 성장함에 있어서, 상부의 n-형 GaAs의 성장 온도가 600도 이상인 경우 PL 발광 세기가 급격히 감소하였고 이에 따른 암전류의 증가를 관찰하였다. 0.5 V 인가 전압에서 암전류의 온도 의존성에 대한 활성화 에너지의 크기는 성장온도가 580도인 경우 106 meV이고, 650도의 경우는 48 meV로 급격이 낮아졌다. 이는 고온의 성장 온도에 의한 InAs 양자점과 $In_{0.1}Ga_{0.9}As$ 양자우물구조 계면에서의 열적 상호 확산에 의하여 비발광 천이가 증가되었기 때문이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1994년도 추계 학술발표 강연 및 논문 개요집
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• pp.97-97
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• 1994

Wide gap 반도체 중 하나인 GaN 에너지갭이 실온에서 3.4eV 이고 직접천이형 에너지대 구조를 가지므로 청색 및 자외영역의 파장을 발광하는 발광다이오드와 바도체 레이저 다이오드의 제작에유용한 재료이다. GaN계 III족 질화물반도체가 다파장용 광원으로서 유망함을 보인 것은 1970년대 초방의기초적 연구이다. 이로부터 약 25년이 경고한 현재 청색발광다이오드가 실용화당계에 이르게 되었지만 아직까지 전류주입에 의한 레이저발진은 보고되고있지 않다. 이 논문에서는 ALGaN/GaN이중이종접합(DH) 구조의 광여기에 의한 유도방출과 광학적 이득을 측정하므로서 전류주입에의한 레이저발진의 가능성을 조사하였다. 유기금속기상에피텍셜(MOVPE)법으로 성장한 ALGaN/GaN DH구조의 표면에 수직으로 펄스발진 질소레이저(파장:337.1nm, 주기:10Hz, 폭: 8nsec) 빔의 공출력밀도를 변화시키어 조사하고 시료의단면 혹은 표면으로부터 방출되는 광 스펙트럼을 측정하였다. 입상광밀도가 증가함에 따라 자연방출에 의한 발광피크보다 낮은 에너지에서 발광강도가 큰 유도방출에 의한 피크가 370nm의 파장에서 현저하게 나타났으며 실온에서 유동방출에 필요한 입사공밀도의 임계치는 약 89㎾/$\textrm{cm}^2$이었다. 이는 GaN 단독층에 대한 유동방출의 임계치 700㎾/$\textrm{cm}^2$ 에 비하여 약 1/8정도 낮은 것이며, 이를 전류밀도로 환산하면 약 27㎄/$\textrm{cm}^2$ 정도로서 전류주입에 의하여서도 레이저발진을 실현할 수 있는 현실적인 값이다. 한편 광여기 방법으로 측정한 광학적 이득은 입사광의 밀도가 각각 100㎾/$\textrm{cm}^2$과 200㎾/$\textrm{cm}^2$일 때 34$cm^{-1}$ / 과 160 $cm^{-1}$ / 이었다. 이와 같은 결과는 GaN의밴드단 부근의 파장영역에서 AIGaN 흔정의 굴절율이 GaN의 굴절율보다 작으므로 DH구조의 채택의 의한 광의 몰입이 가능하여 임계치가 저하된 것으로 여겨진다. 또한 광학적 이득의 존재는 이 구조에 의한 극단파장 반도체 레이저다이오드의 실현 가능성을 나타내는 것이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 1994년도 추계 학술발표 강연 및 논문 개요집
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• pp.98-98
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• 1994

최근 청색반도체레이저의 실현을 위하여 ZnSe가 대표하는 II-Ⅵ족 화합물반도체와 Gan가 대표하는 III족 질화물반도체분야에서 집중적인 연구가 이루어지고 있으며, 아직까지 실용화 되지 않고 있는 청색반도체레이저의 출현에 대하여 많은관심이 모아지고 있다. III족 질화물반도체는 InM(Eg:1.9eV)부터 AIN(Eg: 6.2eV)에 이르기까지 전 조성영역에서 완전한 고용체를 이루며, 실온에서 직접천이형 에너지 대구조를 가지므로 청색 혹은 자외영역에서 동작하는 발광소자를 제작하는데 있어 유망시 되고 있는 소재이다. 특히 GaN와 InN의 3원흔정인 GaInN를 활성층으로 이용하면 그 발전파장을 370nm부터 650nm까지 즉 가시 전 영역으로부터 근 자외영역을 포함할 수 있게 된다. 이 연구에서는 AIGaN/GaInN 이중이종접합(DH) 구조의 고아여기에 의한 유도방출고아의 편광 특성을 조사하였다. 유기금속기상에피텍셜(MOVPE)법으로 성장한 AIGaN/GaInN DH 구조의 표면에 수직으로 펄스 발진 질소레이저(파장: 337.1cm, 주기 10Hz, 폭: 8nsec) 빔을 조사하고 DH구조의 단면으로부터의 유도방출광을 편광기를 통과 시킨 후 스펙트럼을 측정하였다. 입사고아 밀도가 증가함에 따라 약 402nm의 파장에서 유도발출에 의한 가도가 큰 피크가 나타났고, 그 반치폭은 약 18meV이었다. 실온에서 AIGaN/GaInN DH 구조로 부터의 유도방출에 필요한 입사광밀도의 임계치는 약 130㎾/$\textrm{cm}^2$이었다. 한편 편광각이 90$^{\circ}$일때는 발광스펙트럼의 강도가 매우 낮고 단지 자연방출에 의한 스펙트럼만이 나타났다. 편광각이 0$^{\circ}$일 때 최대의 방출광 강도를 나타내었으며, 편광각이 -90$^{\circ}$로 회전함에 따라 발고아강도의 강도가 감소하였다. 이와 같은 결과는 광여기에 의하여 AIGaN/GaInN DH 로 부터의 유도방출광이 GaInN활성층의 단면에 평행한 전기장의방향으로, 즉 TE모드로 선형적으로 편광됨을 의미한다. AIGaN/GanN DH 로 부터의 유도방출이 선형적으로 TE모드로 편광되는 것은 이 구조를 이용한 청색 및 자외선 반도체 레이저다이오드의 실현에 매우 유익한 것이다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.149-149
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• 2009

본 연구는 고압전력용 중전기기의 몰드절연 및 옥외용 LED의 절연소재는 기기내부에서 발생된 열에너지를 외부로 방사시키는 것이 무엇보다 중요한 것이다. 이런 이유로 고압전력용 전력기기 대부분은 상당한 체적분을 가지고 있기에 초절연을 가지면서 고열전도를 갖는 나노콤포지트를 개발하기위해 에폭시 메트릭스 기반 질화알루미륨의 표면 처리를 실시하여 에폭시 AIN Nanocomposites를 제조하였다. 나노입자의 균질분산은 나노콤포지트 열전도와 초절연성능에 크게 영향을 주게 된다. 이런 소재개발을 위해 에폭시메트릭스에 나노입자의 충진함량을 3wt%로 하였다. 전처리공정을 통하여 에폭시-나노콤포지트에 두 종류의 금속성 coupling agent (Tyzor TE, Tyzor AA-75)를 질화알루미륨 나노입자 표면처리를 건식법으로 실시하였다. 제조된 Epoxy-AIN Nanocomposites의 열적특성과 전기적 특성을 측정하였다. 전기적특성으로 초절연성의 특성인 형상파라미터가 10.93을 그리고 척도파라미터는 176 kV/mm로서 Weibull Plot 누적확률밀도로서(63.2%)의 통계분석된 값을 얻었다. 또한 열적특성 평가를 위해 유리천이온도와 DMA의 온도특성를 조사하였고, 열적.전기적 특성과 나노콤포지트 내부분산(내부 모폴로지:TEM영상)와 연관되어 연구한 결과, 상당히 일치한 결과를 얻을 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제8권4호
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• pp.327-332
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• 1997

2단계 메사 식각 공정과 유기 금속 화학 증착방법으로 높은 비저항을 갖는 Fe-도핑된 반절연 InP층의 전류 차단층을 갖는 10 Gb/s 광통신용 초고속 1.55.mu.m 궤환형 반도체 레이저 다이오드를 제작하였다. 제작된 DFB-LD의 특성은 발진 임계전류~15 mA, slope efficiency ~0.13 mW/mA, 동 저항 ~6.0.OMEGA.이었고, 발진 파장은 1.546 .mu.m이며, 6 Ith까지의 전류에도 인접 모우드 억압비, SMSR>40dB 이상 (CW상태)으로써 안정된 단일 모우드 동작을 보였다. DFB-LD의 소신호 주파수 특성으로 27 mA의 작은 구동전류에서 이미 -3dB 대역폭이 10 GHz에 도달하였음을 보여주었고, 또한 최대 -3dB 대역폭으로 구동전류 90 mA에서 ~18 GHz까지 얻는 우수한 소신호 주파수 특성을 보여주었다. 10 Gb/s DFB-LD 모듈 전송시험에 있어서, 1.55.mu.m 파장의 레이저 다이오드 모듈로 일반 단일모우드 광섬유와 분산천이 광섬유에 대해서 전송시험한 결과 에러평탄면(error floor)없이 각각 10 km, 80 km를 전송할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.213-213
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• 1999

현재 LCD용 기판재료는 ITO/glass를 전극으로 사용하고 있다. 그러나 유리기판은 무겁고 깨지기 쉽기 때문에 사용상 곤란한 점이 많다. 최근 flexible하고 가공성 및 생산성이 우수한 플라스틱한 ITO를 성막하여 EL용, Touch panel, plastic LCD용 사용하려는 시도로, roll-to-roll 연속 스퍼터링에 의한 ITO성막공정에 대한 연구가 최근 활발하게 이루어지고 있다. 폴리머는 유리에 비해 Tg 온도가 낮고, 기판으로부터의 수분 및 여러 종류의 가스방출이 심하기 때문에 유리와는 달리 ITO막의 제조에 있어 큰 차이점이 있다. 따라서, 폴리머에 반응성 스퍼터링을 하기 위해서는 표면처리가 중요한 변수가 되며, roll to roll sputter로 ITO 필름을 얻기 위해서는 폭과 길이 방향으로 균일한 막을 얻는 것이 중요하다. 두께 75$\mu\textrm{m}$, 폭 190mm, 길이 400m로 권취된 광학용 Polyethylene terephthalate(PET:Tg:8$0^{\circ}C$)위에 In-10%Sn의 합금타겟과 Unipolar pulsed DC power supply를 사용하여 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법으로 0.2m/min의 속도로 연속 스퍼터링 하였다. PET를 Ar/O2 혼합가스로 플라즈마 전처리를 한 후, AFM, XPS를 이용하여 효과를 분석을 하였고, 성막전에 가스방출을 막기 위해 TiO를 코팅하였다. Pilot 연속 생산공정에서 재현성을 위해 PEM(Plasma Emission Monitor)의 optical emission spectroscopy를 이용, 금속과 산화물의 천이구역에서 sprtter된 I/Sn 이온과 산소 이온의 반응에 의한 최적의 플라즈마의 강도값을 입력하여 플라즈마의 radiation을 검출하고, 스퍼터링 공정중 실질적인 in-situ 정보로 이용하였다. PEM을 통하여 In/Sn의 플라즈마 강도변화를 조사하였다. 초기 In/Sn의 플라즈마 강도(intensity)는 강도를 100하여, 산소를 주입한 결과, plasma intensity가 35 줄어들었고, 이때 우수한 ITO 박막을 얻을 수 있었다. Pulsed DC power를 사용하여 아크 현상을 방지하였다. PET 상에 coating 된 ITO 박막의 표면저항과 광투과도는 4-point prove와 spectrophotometer를 이용하여 분석하였고, AES로 박막의 두께에 따른 성분비를 확인하였다. ITO 박막의 광투과도는 산소의 유량과 sputter 된 In/Sn ion의 plasma emission peak에 따라 72%-92%까지 변화하였으며, 저항은 37$\Omega$/$\square$ 이상을 나타내었다. 박막의 Sn/In atomic ratio는 0.12, O/In의 비율은 In2O3의 화학양론적 비율인 1.5보다 작은 1.3을 나타내었다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.162-171
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• 1993

본 연구에서는 2성분혼합물의 응고과정해석에 머시영역의 비등방성을 포함시 킬수 있는 모델을 정립하고 실제계산을 수행하여 비등방성이 천이현상 및 조대편석(m- acrosegregation)에 미치는 영향을 보이고자 한다. 이 과정에서 기본 방정식의 변형 을 통한 수치해석의 효율화에 관해서도 취급할 것이다. 해석대상은 비등방성의 효과 가 잘 나타날 수 있으면서 해석은 용이한 2차원 정사각형용기로 선택하였다. 대상혼 합물은 실용적으로 관심있는 금속 합금과 결정구조가 유사하며 물성치가 비교적 잘 확 립된 염화암모늄수용액(NH$_{4}$C1-H$_{2}$O)이다. 특히 아공정염화암모늄수용액은 부력비(buoyancy factor)가 -1.4정도로서 온도와 농도구배에 의한 부력이 크기는 비슷 하지만 작용방향이 반대이기 때문에 이중확산대류의 전형적인 형태를 고찰하기에 편리 한 물질이다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권3호
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• pp.64-71
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• 2007

The dissolution phenomenon of the solid phase powder and base metal by liquid phase insert metal during Transient Liquid Phase bonding using the mixed powder composed of the modified GTD111(base metal) powder and the GNi3 (Ni-l4Cr-9.5Co-3.5Al-2.5B) powder was investigated. In case of the mixed powder contains modified GTD111 powder 50wt%, all of the powder was melted by liquid phase at 1423K. At the temperature between solidus and liquidus of GNi3, liquid phase penetrated into the boundary of the modified GTD111 powder and solid particle separated from powder was melted easily because area of reaction was increased. With increasing mixing ratio of the modified GTD111, it needed the higher temperature to melt all of the modified GTD111 powder. During Transient Liquid Phase bonding using the mixed powder composed of the modified GTD111 50wt% and GNi3 50wt% as insert metal, width of the bonded interlayer was increased with increasing bonding temperature by reaction of the base metal and liquid phase in insert metal. Dissolution of the base metal and modified powder by liquid phase progressed all together and after all of the powder was melted nearly, the dissolution of the base metal occurred quickly.

• Journal of Welding and Joining
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• 제25권5호
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• pp.45-50
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• 2007

The Ni-base superalloy GTD111 DS is used in the first stage blade of high power land-based gas turbines. Advanced repair technologies of the blade have been introduced to the gas turbine industry over recent years. The effect of the filler metal powder on Transient Liquid Phase bonding phenomenon and tensile mechanical properties was investigated on the GTD111 DS superalloy. At the filler metal powder N series, the base metal powders fully melted at the initial time and a large amount of the base metal near the bonded interlayer was dissolved by liquid inter metal. Liquid filler metal powder was eliminated by isothermal solidification which was controlled by the diffusion of B into the base metal. The solids in the bonded interlayer grew from the base metal near the bonded interlayer inward the insert metal during the isothermal solidification. The bond strength of N series filler metal powder was over 1000 MPa. and ${\gamma}'$ phase size of N series TLP bonded region was similar with base metal by influence of Ti, Al elements. At the insert metal powder M series, the Si element fluidity of the filler metal was good but microstructure irregularity on bonded region because of excessive Si element. Nuclear of solids formed not only from the base metal near the bonded interlayer but also from the remained filler metal powder in the bonded interlayer. When the isothermal solidification was finished, the content of the elements in the boned interlayer was approximately equal to that of the base metal. But boride and silicide formed in the base metal near the bonded interlayer. And these boride decreased with the increasing of holding time. The bond strength of M series filler metal powder was about 400 MPa.