• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.150-150
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• 2003

wide bind gap과 wurtzite hexagonal structure를 가지고 있으며 청색 발광 및 청자색 레이저 특성을 보이는 III-V족 화합물반도체 GaN는 laser diodes (LD) 및 light emitting diodes (LED) 재료로 주목받고있는 주요 전자재료이다. 본 연구에서는 GaN를 chemical vapor deposition (CVD) 법을 이용하여 vapor-liquid-solid (VLS) mechanisum에 의하여 GaN나노와이어 형태로 성장시켰다. 기판은 (001)Si을 사용하였고 suputtering을 이용하여 GaN와 AlN의 double buffer layer (DBL)를 증착시켰으며 촉매로는 Ni을 사용하였다. 또한, 원료로는 고순도 Ga금속과 NH$_3$ gas를, carrier gas로는 Ar을 사용하여 GaN/AlN/(001)Si 위에 GaN 나노와이어를 성장시켰다. 성장된 GaN 나노와이어는 DBL의 두께, Ga source의 양, 튜브 안의 압력, 튜브 안의 위치 등의 제 공정변수에 따라 tangled, straight 등의 다양한 형상을 보였으며 지름은 약 30~100 nm, 길이는 수 $\mu\textrm{m}$로 관찰되었다. GaN나노와이어의 결정성, 형상 및 발광특성 등을 x-ray diffraction (XRD), photoluminesence (PL), scanning electron microscope (SEM), transmision electron microscope (TEM) 등을 이용하여 측정하였으며 제 공정변수와의 상관관계를 규명하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.484-487
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• 2018

5 MeV proton-irradiation with total dose of $10^{15}/cm^2$ was performed on AlGaN/GaN-on-Si high electron mobility transistors (HEMTs) with various gate metals including Ni, TaN, W, and TiN to investigate the degradation characteristics. The positive shift of pinch-off voltage and the reduction of on-current were observed from irradiated HEMTs regardless of a type of gate materials. Hall and transmission line measurements revealed the reduction of carrier mobility and sheet charge concentration due to displacement damage by proton irradiation. The shift of pinch-off voltage was dependent on Schottky barrier heights of gate metals. Gate leakage and capacitance-voltage characteristics did not show any significant degradation demonstrating the superior radiation hardness of Schottky gate contacts on GaN.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권2호
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• pp.179-184
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• 2016

In recent years, the on-resistance, power loss and cell density of Si power devices have not exhibited significant improvements, and performance is approaching the material limits. GaN is considered an attractive material for future high-power applications because of the wide band-gap, large breakdown field, high electron mobility, high switching speed and low on-resistance. Here we report on the Ohmic contact resistance and reverse-bias characteristics of AlGaN/GaN Schottky barrier diodes with and without annealing. Annealing in oxygen at $500^{\circ}C$ resulted in an increase in the breakdown voltage from 641 to 1,172 V for devices with an anode-cathode separation of $20{\mu}m$. However, these annealing conditions also resulted in an increase in the contact resistance of $0.183{\Omega}-mm$, which is attributed to oxidation of the metal contacts. Auger electron spectroscopy revealed diffusion of oxygen and Au into the AlGaN and GaN layers following annealing. The improved reverse-bias characteristics following annealing in oxygen are attributed to passivation of dangling bonds and plasma damage due to interactions between oxygen and GaN/AlGaN. Thermal annealing is therefore useful during the fabrication of high-voltage GaN devices, but the effects on the Ohmic contact resistance should be considered.

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• 제5권3호
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• pp.113-119
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• 2004

Structural and optical properties of as-synthesized, Ga$_2$O$_3$-coated, and Al$_2$O$_3$-coated GaN nanowires are examined in this paper. GaN nanowires were synthesized by thermal evaporation of ball-milled GaN powders in an NH$_3$ atmosphere. The thermal annealing of the as-synthesized GaN nanowires in an argon atmosphere allows their surfaces to be oxidized, leading to the formation of 2nm-thick Ga$_2$O$_3$ layers. For the oxidized GaN nanowires, the distances between the neighboring lattice planes are shortened, and an excitonic emission band is remarkably enhanced in intensity, compared with the as-synthesized GaN nanowires. In addition, the as-synthesized GaN nanowires were coated cylindrically with Al$_2$O$_3$ by atomic layer deposition technique. Our study suggests that the Al$_2$O$_3$-coating passivates some of surface states in the GaN nanowires.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.331-331
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• 2014

3족 질화물에 기반한 발광다이오드는 비소화물이나 인화물에 비해 여러 가지 장점을 가져 각광받아왔다. 특히, (Al)GaN 에 기반한 자외선 영역 발광 다이오드는 자외선 경화, 소독 등의 여러 가지 응용 가능성을 가진다 [1]. 하지만, 심자외선 영역으로 갈수록 높은 접촉 저항과 투명전극에서의 광흡수에 의해 전류주입 효율과 광추출 효율이 감소하여 결국 외부양자 효율이 더욱 열화되는 특성을 보인다. 이는 넓은 밴드갭을 가지는 물질을 이용하여 p-(Al)GaN 층에서 오믹접촉을 이루어야만 해결이 가능하지만 아직까지 이러한 결과가 보고된 바 없다. 본 연구에서는, 우리는 넓은 밴드갭을 가지는 silicon dioxide (SiO2) 에 전기장을 인가하여 p-GaN, and p-AlGaN 층에 전도성 필라멘트를 형성하여 전기전도도를 부여하는 연구를 진행하였다. p-GaN 과 p-AlGaN 위에서 5 nm 두께의 SiO2는 schottky 한 특성과 280 nm의 파장대역에서 약 97%의 투과율을 보였다. 비록 schottky 장벽이 형성되었지만, 전기전도도가 크게 향상되었으며 심자외선 영역에서 매우 낮은 흡수율을 보였다. 이는 기존의 증착후 열처리를 거쳐 제조된 전극에 비하여 우수한 특성을 지니며 향후 심자외선 영역 발광다이오드의 p-(Al)GaN 층 위에 오믹접촉을 이룰수 있는 가능성을 제시한다.

• 한국진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.211-214
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• 2008

Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)를 이용하여 사파이어 기판 위에 405 nm의 파장을 갖는 GaN light-emitting diode (LED)를 제작하였다. LED의 InGaN 활성층에서 생성되어 칩의 후면으로 향하는 광자를 전면으로 반사시키기 위하여, 사파이어 기판 후면에 반사막을 증착하였다. 반사막으로는 Al을 사용하였으며, 사파이어 기판에 대한 Al 박막의 접착력을 개선하기 위하여 사파이어 기판 후면에 Ti를 먼저 증착한 후에 Al을 증착하였다. Ti-Al 반사막을 채용한 결과, 광추출 효율이 52 % 향상되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.123-123
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• 2010

3족 질화물계 물질은 발광다이오드와 같은 광전자소자적용에 있어서 매우 우수한물 질이다.일반적으로, GaN 에피 성장에 있어서 저온 중간층을 삽입한 2 단계 성장 방법은 낮은 결함밀도와 균일한 표면을 얻기 위해 도입된 기술이다. 특히 AlN 중간층은 GaN 중간층과 비교하였을 때 결정성뿐만 아니라 높은 온도에서의 열적안정성, GaN 기반의 자외선 검출기서의빛 흡수 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 패턴 사파이어 기판위 GaN 에피 성장은 측면성장 효과를 통해 결함 밀도 감소와 광 추출 효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다.또한 열응력으로 인한 기판의 휨 현상은 박막성장중 기판의 온도 분포를 불균일하게 만드는 원인이 되며 이는 결국 박막 조성 및 결정성의 열화를 유도하게 되고 최종적으로 소자특성을 떨어 뜨리는 원인이 되는데 AlN 중간층의 도입으로 이것을 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 하지만, AlN 중간층이 패턴된 기판 위에 성장시킨 GaN 에피층에 미치는 영향은 명확하지 않다. 본 연구팀은 일반적인 c-plane 사파이어 기판과 플라즈마 건식 에칭을 통한 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판을 이용해서 AlN 중간층과 GaN 에피층을 유기금속 화학기상증착법으로 성장하였다. 특히, 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판은 패턴 모양과 패턴 밀도가 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 두가지 패턴의 사파이어 기판을 이용하였다. AlN 중간층 두께를 조절함으로써 최적화된 GaN 에피층을 90분까지 4단계로 시간 변화를 주어 성장 양상을 관찰한 결과, GaN 에피박막의 성장은 패턴 기판의 trench 부분에서 시작하여 기판의 패턴부분을 덮는 측면 성장을 보이고있다. 또한 TEM과 CL을 통해 GaN 에피박막의 관통 전위를 분석해 본 결과 측면 성장과정에서 성장 방향을 따라 옆으로 휘게 됨으로 표면까지 도달하는 결정결함의 수가 획기적으로 줄어드는 것을 확인함으로써 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다. 그리고 패턴밀도가 높고 모양이 볼록할수록 측면 성장 효과로 인한 결정성 향상과 난반사 증가를 통한 임계각 증가로 광추출 효율이 향상 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 최적화된 AlN 중간층을 이용하여 패턴 기판위에서 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권5호
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• pp.1-5
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• 2011

본 논문에서는 AlGaN/GaN HEMT의 항복 전압 특성 향상을 위해 2차원 소자 시뮬레이터를 통하여 게이트 필드 플레이트 구조를 최적화하였다. 필드플레이트 길이, 절연체 종류, 절연체 두께 변화 등의 세가지 변수를 이용하여 시뮬레이션을 진행하였으며 그에 따른 전기장 분포의 변화와 항복전압 특성을 확인하였다. 필드플레이트 구조를 최적화 시킴으로서 게이트 에지부분과 필드플레이트 에지부분에 집중 되어있던 전기장이 효과적으로 분산된다. 그에 따라 애벌런치 효과가 줄어들게 되어 항복전압 특성이 향상된다. 결론적으로 최적화된 게이트 필드플레이트 구조는 일반적인 구조에 비해 항복특성을 약 300% 이상 향상시킬 수 있다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제16권2호
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• pp.221-225
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• 2016

This paper reports a new method to enable the normally-off operation of AlGaN/GaN heterojunction field-effect transistors (HFETs). A capacitor was connected to the gate input node of a normally-on AlGaN/GaN HFET with a Schottky gate where the Schottky gate acted as a clamping diode. The combination of the capacitor and Schottky gate functioned as a clamp circuit to downshift the input signal to enable the normally-off operation. The normally-off operation with a virtual threshold voltage of 5.3 V was successfully demonstrated with excellent dynamic switching characteristics.

• Journal of Electrical Engineering and Technology
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• 제8권5호
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• pp.1157-1162
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• 2013

We proposed AlGaN/GaN high-electron-mobility transistors (HEMTs) using thermal oxidation for NiOx passivation. Auger electron spectroscopy, secondary ion mass spectroscopy, and pulsed I-V were used to study oxidation features. The oxidation process diffused Ni and O into the AlGaN barrier and formed NiOx on the surface. The breakdown voltage of the proposed device was 1520 V while that of the conventional device was 300 V. The gate leakage current of the proposed device was 3.5 ${\mu}A/mm$ and that of the conventional device was 1116.7 ${\mu}A/mm$. The conventional device exhibited similar current in the gate-and-drain-pulsed I-V and its drain-pulsed counterpart. The gate-and-drain-pulsed current of the proposed device was about 56 % of the drain-pulsed current. This indicated that the oxidation process may form deep states having a low emission current, which then suppresses the leakage current. Our results suggest that the proposed process is suitable for achieving high breakdown voltages in the GaN-based devices.