• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.40 no.9
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• pp.621-627
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• 2016

In this study, we present a model that can be used to calculate the phonon-surface scattering rate directly from the experimental data on phonon mean free path (MFP) spectra of nanostructures. Using this model and the recently reported length-dependent thermal conductivity measurements on $Si_{0.9}Ge_{0.1}$ nanowires (NWs), we investigate the spectral reduced MFP distribution and the spectral phonon-surface scattering rate in the $Si_{0.9}Ge_{0.1}$ NWs. From the results, it is found that the phonon transport properties with the material and the phonon frequency dependency of the spectral phonon-surface scattering rate per unit length of the NW. The model presented in this study can be used for developing heat transfer analysis models of nanomaterials, and for determining the optimum design for tailoring the heat transfer characteristics of nanomaterials for future applications of phonon nanoengineering.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 1999.11a
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• pp.552-554
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• 1999

Phonon scattering and impact ionization models have been presented to analyze hot carrier transport in high energy region, using full band model and Fermi's golden rule. We have investigated temperature dependent properties for impact ionization process of Si using realistic energy band structures at 77K and look. The realistic full band model, obtained from the empirical pseudopotential method with local from factors, is used to calculate scattering rate. The accurate calculation of impact ionization rate requires the use of a wavevector- and frequency-dependent dielectric function ξ ( q,$\omega$). The empirical phonon scattering rate P$\sub$ph/, is given by deriving from linear function for P$\sub$ph/ versus D(E) since the phonon scattering rate is linearly depended on density of states D(E). Impact ionization rate p,, is calculated from the first principle's theory. and fitted by modified Keldysh formula having power of above 2.

• Proceedings of the KAIS Fall Conference
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• 2004.06a
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• pp.162-164
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• 2004

슈뢰딩거와 포아송 방정식의 연계풀이에 의해 수치해석적으로 구한 파동함수와 에너지 준위를 이용하여 $300^{\circ}$K에서 사각우물을 형성하는 $Al_xGa_{1-x}As/Ga_yIn_{l-y}As/GaAs$ HEMT 소자 채널 영역에서의 극성광학 포논, 음향 포논, 압전 산란, 이은화된 불순물 산란, 그리고 합금 산란에 대한 2차원 산란율을 계산하여, 같은 영역에서의 3차원 산란율과 비교하였다. 그 결과 bulk영역에서 가장 우세한 이온화된 불순물 산란이, 2-DEG 시스템에서 크게 감소되었음을 알 수 있었는데, 이는 변조 도핑에 의하여 이온화된 불순물을 2-DEG가 존재하는 채널영역의 불순물 양을 감소시켰기 때문으로 해석된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.371-371
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• 2012

단일 Si 나노와이어 전체에 대한 편광 및 공간 분해된 라만 산란 실험을 보고한다. 투과전자현미경 실험을 통해 나노와이어가 길이 방향으로 성장함에 따라서 두께가 점차 증가할 뿐만 아니라 결정 방향이 비균질적으로 형성됨을 알 수 있었다. 비균질적인 결정성은 아래 부분에서 두드러지게 나타났다. Si 나노와이어의 길이 방향으로 공간 분해된 마이크로-라만 산란 실험을 수행한 결과 에너지 및 선폭에 변화가 있음을 알았다. 이러한 변화와 결정 방향의 비균질성을 이해하기 위하여 나노와이어의 위 부분과 아래 부분으로부터 각각 편광 라만 산란 실험을 하였다. 라만 편광 선택 규칙을 이용하여 입사 편광 각도의 변화에 따른 광학 포논의 세기 변화를 분석한 결과 결정 방향이 부분적으로 어긋나 있는 나노와이어의 아래 부분에서의 편광 비율의 수치가 위 부분에서의 수치보다 작게 나타남을 알 수 있었으며 이는 결정성의 변화와 일치한다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.5 no.4
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• pp.336-339
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• 2004

In this paper the two-dimensional scattering rates were calculated in pseudomorphic Al/sub x//Ga/sub 1-x//As/Ga/sub y/In/sub l -y//As/GaAs heterostructure systems. The electronic states of the square quantum well were determined by the numerical self-consistent solution of Poisson's and Schrodinger's equations. The numerically obtained wave functions and energy levels were used to obtain the major two-dimensional scattering rates in this structure. Polar optical- and acoustic-phonon scattering, piezoelectric, ionized impurity and alloy scattering were considered for the first two sub-bands. The results were compared to the three-dimensional scattering rates also calculated in the same region.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.41 no.6
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• pp.409-414
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• 2017

The aim of this study is to understand the phonon transfer characteristics of a silicon thin film transistor. For this purpose, the Joule heating mechanism was considered through the electron-phonon interaction model whose validation has been done. The phonon transport characteristics were investigated in terms of phonon mean free path for the variations in the device power and silicon layer thickness from 41 nm to 177 nm. The results may be used for developing the thermal design strategy for achieving reliability and efficiency of the silicon-on-insulator (SOI) transistor, further, they will increase the understanding of heat conduction in SOI systems, which are very important in the semiconductor industry and the nano-fabrication technology.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.9 no.2
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• pp.174-179
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• 1996

We present a new physically based analytical equation for electron effective mobility in MOS inversion layers. The new semi-empirical model is accounting expicitly for surface roughness scattering and screened Coulomb scattering in addition to phonon scattering. This model shows excellent agreement with experimentally measured effective mobility data from three different published sources for a wide range of effective transverse field, channel doping and temperature. By accounting for screened Coulomb scattering due to doping impurities in the channel, our model describes very well the roll-off of effective mobility in the low field (threshold) region for a wide range of channel doping level (Na=3.0*10$^{14}$ - 2.8*10$^{18}$ cm$^{-3}$ ).

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.1
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• pp.73-83
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• 2020

As electronic devices become more advanced and smaller, one of the biggest problems to solve is the heat affecting the efficiency and lifetime of instruments. High thermal conductivity materials, in particular, metal or ceramic ones, have been used to reduce the heat generated from devices. However, due to their low mechanical properties and high weight, thermally conductive composites composed with polymers having a light-weight and good mechanical properties as a matrix and carbon materials having high thermal conductivity as a thermally conductive filler have been attracting great attention. To improve the thermal conductivity of the composites, a phonon scattering must be suppressed to move phonon effectively. In this review, we classified researches related to phonon migration and scattering inhibition of carbon/polymer composites, and discussed various methods to improve thermal conductivity.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.342-342
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• 2016

최근 반도체 제조 공정 기술이 발전함에 따라, 나노 영역에서의 열 및 전기 특성에 관련하여 깊이 있는 연구들이 많이 수행되고 있다. 그 중 반도체 기판의 표면 거칠기는 열전도도 및 전하 이동도와 밀접한 관련이 있으며 나노 소자의 특성을 결정짓는 중요한 요소가 된다. 표면이 거친 정도에 따라 포논 산란 작용이 열적 특성에 영향을 미치며 표면 거칠기와 상응하는 포논의 파장은 이를 산란시켜 열전도도를 감소시키는 것으로 보고되었다[1]. 또한, 트랜지스터의 소형화에 따라 수직 전계가 증가하며 그 결과, 표면 거칠기 성분이 표면에서의 전자 및 홀의 이동 특성에 영향을 미친다. 따라서 원자 층 두께의 표면 거칠기의 중요성이 부각되며 이에 대한 물성 연구가 수행되어야 한다. <100> 벌크 실리콘에서 약산 용액인 500-MIF를 이용하여 시간에 따라 dipping을 진행한 후 표면 거칠기의 변화를 profiler (Tencor P-2)로 측정하여 확인하였다. 거칠기는 dipping을 시작한 후 10분부터 18분까지 약 $3{\AA}/min$의 변화를 가지는 것으로 관측이 되었다. 또한 Hall measurement system으로 벌크 실리콘에서의 온도에 따른 전하 이동도를 측정하였다. 측정 결과, 300 K일 때 p-type 벌크 실리콘의 전형적인 전하 이동도 값인 약 $450cm^2/V{\cdot}s$을 얻었으며, 저온에서는 높은 이동도를 가지다가 온도가 증가할수록 이동도가 감소하는 형태를 확인하였다. 서로 다른 표면 거칠기를 가지는 반도체 기판을 저온부터 상온 이상까지 온도의 변화를 주어 그에 따른 전하 이동도를 측정하고 열전도도 및 전하 이동도의 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.289-289
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• 2012

Molecular beam epitaxy 방법으로 성장시킨 AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조에 대한 라만 산란 연구를 보고한다. InAs 양자점이 성장된 Si 기판 위에 각기 다른 온도에서 두께 약 1 ${\mu}m$의 GaAs 층을 두 단계로 성장시킨 후 그 위에 AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조를 성장시켰다. AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조의 광학적 특성에 영향을 주는 GaAs 층의 변형력(stress)의 변화를 알기 위해서 시료의 측면으로부터 공간 분해된 라만 산란 실험을 수행하였다. 라만 산란 실험으로부터 AlGaAs/GaAs 다중 양자 우물 구조가 지니는 모든 종류의 광학 포논을 관측하였으며, 두 단계로 성장시킨 GaAs 층에서의 변형력이 Si 기판으로부터 멀어질수록 성장조건의 변화에 따라서 다르게 전개된다는 것을 파악하였다.