Kim, Dong Hak;Jeong, Hae Yong;Choi, Young Su;Park, Deoksoo;Jeon, Young-Jin;Jun, Dong-Hwan
Applied Science and Convergence Technology
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제26권5호
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pp.139-142
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2017
In this paper, InP-based InGaAs/InAlAs quantum cascade lasers(QCLs) providing nearly zero emission wavelength mismatch between the measured emission wavelength and the designed transition wavelength of QCLs is presented. The zero emission wavelength mismatch of QCLs influenced by both the accurate compositions and thicknesses of the low-pressure metal-organic vapor-phase epitaxy(MOVPE) grown InGaAs and InAlAs layers throughout the core and the abrupt composition transitions between InGaAs and InAlAs layers. The abrupt interfaces between InGaAs and InAlAs layers have been achieved throughout the core structure by means of controlling individually purged vent/run valves of a closed coupled showerhead reactor. In addition, maintaining substrate temperature constant during InGaAs/InAlAs core growth was a partial factor of uniformity improvement of QCLs. These approaches for reducing the possible discrepancies between the designed and MOVPE grown epitaxial structures could lead to improvement of QCL performance.
III-nitride 게 물질들은 blue와 UV 영역의 LED, LD와 같은 광소자뿐만 아니라 HBT, FET와 같은 전자소자로도 널리 응용되고 있다. 이와 같은 물질을 이용한 소자를 제작할 경우 낮은 저항의 ohmic contact은 필수적이다. p-GaN의 ohmic contact은 아직까지 많은 문제점을 내포하고 있다. 그 중의 하나는 높은 doping 농도(>1018cm-3)의 p-GaN 박막을 성장하기가 어렵다는 것이며, 또 하나는 낮은 접촉 비저항을 얻기 위해선 7.5eV 이상의 큰 재가 function을 지닌 금속을 선택해야 한다. 그러나 5.5eV 이상의 재가 function을 갖는 금속은 존재하지 않는다. 위와 같은 문제점들은 p-GaN의 접촉 비저항이 10-2$\Omega$cm2이상의 높은 값을 갖게 만들고 있으며 이에 대한 해결방안으로는 고온의 열처리를 통하여 p-GaN와 금속사이에서 화학적 반응을 일으킴으로써 표면근처에서 캐리어농도를 증가시키고, 캐리어 수송의 형태가 tunneling 형태로 일어날 수 있도록 하는 tunneling current mechaism을 이용하는 것이다. 이에 본 연구에서는 MOCVD로 성장된 p-GaN 박막을 Mg의 activation을 증가시키기 위해 N2 분위기에서 4분간 80$0^{\circ}C$에서 RTA로 annealing을 하였으며, ohmic 접촉을 위한 금속으로 높은 재가 function과 좋은 adhesion 그리고 낮은 자체저항을 가지고 있는 Ni/ZSi/Ni/Au를 ohmic metal로 하여 contact한 후에 $700^{\circ}C$에서 1분간 rapid thermal annealing (RTA) 처리를 했다. contact resistance를 계산하기 위해 circular-TLM method를 이용하여 I-V 특성을 조사하였고, interface interaction을 알아보기 위해 SEM과 EDX, 그리고 XRD로 분석하였다. 또한 추가적으로 Si 계열의 compound metal인 PdSi와 PtSi에 대한 I-V 특성도 조사하여 비교하여 보았다.
Film growth rate of InP and GaAs using TMI, TMG, TBA and TBP is numerically predicted and compared to the experimental results. Obtained results show that the film growth rate is very sensitive to the thermal condition in the reactor. To obtain exact thermal boundary conditions at the reactor walls, we analyzed the gas flow and heat transfer in the reactor including outer tube as well as the inner reactor parts using a full three-dimensional model. The results indicate that the exact thermal boundary conditions are important to get precise film growth rate prediction.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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제17권2호
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pp.283-287
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2017
Recently, Ni-InGaAs has been required for high-performance III-V MOSFETs as a promising self-aligned material for doped source/drain region. As downscaling of device proceeds, reduction of contact resistance ($R_c$) between Ni-InGaAs and n-InGaAs has become a challenge for higher performance of MOSFETs. In this paper, we compared three types of sample, vacuum, 2% $H_2$ and 4% $H_2$ annealing condition in rapid thermal annealing (RTA) step, to verify the reduction of $R_c$ at Ni-InGaAs/n-InGaAs interface. Current-voltage (I-V) characteristic of metal-semiconductor contact indicated the lowest $R_c$ in 4% $H_2$ sample, that is, higher current for 4% $H_2$ sample than other samples. The result of this work could be useful for performance improvement of InGaAs n-MOSFETs.
The $O_2$ annealing technique has considerably suppressed the leakage current of GaN power devices, but this forms NiO at Ni-based Schottky contact with increasing on-resistance. The purpose of the present study was to fabricate 1.5 kV GaN Schottky barrier diodes by improving $O_2$-annealing process and GaN buffer. The proposed $O_2$ annealing performed after alloying ohmic contacts in order to avoid NiO construction. The ohmic contact resistance ($R_C$) was degraded from 0.43 to $3.42{\Omega}-mm$ after $O_2$ annealing at $800^{\circ}C$. We can decrease RC by lowering temperature of $O_2$ annealing. The isolation resistance of test structure which indicated the surface and buffer leakage current was significantly increased from $2.43{\times}10^7$ to $1.32{\times}10^{13}{\Omega}$ due to $O_2$ annealing. The improvement of isolation resistance can be caused by formation of group-III oxides on the surface. The leakage current of GaN Schottky barrier diode was also suppressed from $2.38{\times}10^{-5}$ to $1.68{\times}10^{-7}$ A/mm at -100 V by $O_2$ annealing. The GaN Schottky barrier diodes achieved the high breakdown voltage of 700, 1400, and 1530 V at the anode-cathode distance of 5, 10, and $20{\mu}m$, respectively. The optimized $O_2$ annealing and $4{\mu}m$-thick C-doped GaN buffer obtained the high breakdown voltage at short drift length. The proposed $O_2$ annealing is suitable for next-generation GaN power switches due to the simple process and the low the leakage current.
이전 연구에서는 사파이어 기판 위에 이종에피성장 방법으로 성장한 높은 인듐 조성의 극박 InGaN/GaN 다층 양자우물 구조를 이용한 근 자외선 (near-UV) 영역의 광원에 대하여 보고하였다. 본 연구에서는 HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) 법을 이용하여 성장된 free-standing GaN 기판 위에 유기금속 화학증착법 (MOCVD) 을 이용하여 GaN 동종에피박막과 높은 인듐 조성의 InGaN/GaN 다층 양자우물을 성장하였고 그 특성을 분석하였다. Free-standing GaN 기판은 표면 조도가 0.2 nm 인 평탄한 표면을 가지며 $10^7/cm^2$ 이하의 낮은 관통전위밀도를 가진다. Freestanding GaN 기판 위에 성장 온도와 V/III 비율을 조절하여 GaN 동종에피박막을 성장하였다. 또한 100 nm 두께의 동종 GaN 박막을 성장한 후에 활성층으로 이용될 높은 인듐 조성의 InGaN/GaN 다층 양자우물구조를 성장하였다. Free-standing GaN 기판 위에 성장된 GaN 동종에피박막과 다층 양자우물구조의 표면 형상은 주사 탐침 현미경 (scanning probe microscopy, SPM) 을 이용하여 관찰하였고 photoluminescence (PL) 측정과 cathodoluminescence (CL) 측정을 통하여 광학적 특성을 확인하였다. 사파이어 기판 위에 성장된 2 um 의 GaN을 이용하여 성장된 높은 인듐 조성의 InGaN/GaN 다층 양자우물의 결함밀도는 $2.5 \times 10^9/cm^2$ 이지만 동일한 다층 양자우물구조가 free-standing GaN 기판 위에 성장되었을 경우 결함 밀도는 $2.5\;{\times}\;10^8/cm^2$로 감소하였다. Free-standing GaN 기판의 관통전위 밀도가 $10^7/cm^2$ 이하로 낮기 때문에 free-standing GaN 기판에 성장된 높은 인듐 조성의 다층 양자우물구조의 결함밀도가 GaN/sapphire 에 성장된 다층 양자우물의 결함밀도 보다 감소했음을 알 수 있다. Free-standing GaN 기판에 성장된 다층 양자 우물은 성장온도에 따라 380 nm 에서 420 nm 영역의 발광을 보이며 PL 강도도 GaN/sapphire 에 성장한 다층 양자우물의 PL 강도 보다 높은 것을 확인할 수 있다. 이것은 free-standing GaN 기판에 성장된 높은 인듐 조성의 InGaN/GaN 다층 양자우물구조의 낮은 결함밀도로 인하여 활성층의 발광 효율이 개선된 것임을 보여준다.
Background and purpose: Giu Ga Chu Yo(診家樞要) was written in the year 1359 by Hwal Su(滑壽) who was a famous oriental doctor between Won(元) and Myeong(明) dynasty. As specialized in sphygmology (脈學), this book was brought together most things about sphygmology(脈擧) before Won(元) dynasty by e author. Moreover he added the self-realized things to this book. Methods: In this book, besides a author's preface, there are all 20 chapters which are Chu Yo Hyeon Eon(權要玄言), Jwa U Su Bae Jang Bu Bu Wi(左右手配臟腑部位), O Jang(五臟), Sa Si Peong Maek(四時平脈), Nae Gyeong Sam Bu Maek Beop(內經三部脈法), Ho Heup Chim Bu Jeong O Jang Beop(呼吸沈浮定五臟法), In Ji Ha Gyeong Jung I Jeing O Jang Beop(因指下重以定五腑法), Sam Bu So Ju(三部所主), Ji Maek Su Beop(持脈手法), Maek Gwi Yu Sin(脈貴有神), Maek Eum Yang Yu Seong(脈陰陽類成), Gyeom Hyeon Maek Ryu(兼見脈類), Je Maek Ui Gi Ryu(諾脈宜忌類), Heom Je Sa Jeung Ryu(驗諸死症類), Sa Jeol Maek Ryu(死絶脈類), O Jang Dong Ji Maek(五藏動止脈), Bu In Maek Beop(婦人脈法), So A Mrek Beop(小兒脈法), Maek Sang Tong Hoe(脈象統會), Maek Sang Ga(脈象歌) and an epilogue in the end. Result and Conclusion: Looking into this book, we can know that it is very detail in analyzing item by item, bright and simple in explaining and it is very useful in studying pulse evaluation(脈診). In his preface, Hwal Su(辨壽) expresses his opinion with firm confidence that 'Do(道) of the World scattered in several scholarships and books of method and technique(術). Nothing of method and technique(力術) is more important than medicine. Nothing of medicine goes before pulse evaluation(脈診).' With such good reasons, as a student of sphygmology(脈學), I think this book is very valuable in studying pulse evaluation.' So I add Hangul suffixes(吐) to a part of this book and translate it into Korean.
3차원적 선택적 결정 성장 방법에 의해 GaN stripe 구조의 꼭지점 부분에만 GaN 나노로드를 성장하였다. GaN stripe의 꼭지점 부분의 $SiO_2$ 만을 최적화된 포토리소그라피 공정을 이용하여 제거하고 이를 선택적 결정 성장을 위한 마스크로 사용하였다. $SiO_2$가 제거된 꼭지점 부근에만 Au 금속을 증착하고, metal organic vapor phase epitaxy(MOVPE) 방법에 의해 GaN stripe의 꼭지점 부분에만 GaN 나노로드의 선택적 성장을 실시하였다. GaN 나노로드의 형상과 크기는 결정 성장 온도와 III족 원료의 공급량에 의해 변화가 있음을 확인하였다. Stripe 꼭지점에 성장된 GaN 나노로드는 단면이 삼각형형태를 가지고 있으며 끝으로 갈수록 점점 폭이 좁아지는 테이퍼 형상을 가지며 성장되었다. TEM 관측 결과, 매우 좁은 영역에서만 선택적 결정 성장이 이루어졌기 때문에 GaN 나노로드에서 관통전위(threading dislocations)는 거의 관찰되지 않음을 확인하였다. 선택성장이 시작되는 부분의 결정면과 GaN 나노로드의 성장방향의 결정면 방향의 차이에 기인하는 적층결함(stacking faults)들이 GaN 나노로드의 중심영역에서 생성되는 것을 관찰할 수 있었다.
R-plane 사파이어 위에 a-plane GaN층이 성장된 기판에 혼합소스 HVPE(mixed-source hydride vapor phase epitaxy) 방법으로 GaN/InGaN의 이종접합구조(heterostructure)를 구현하였다. GaN/InGaN 이종접합구조는 GaN, InGaN, Mg-doped GaN 층으로 구성되어 있다. 각 층의 성장온도는 GaN층은 $820^{\circ}C$, InGaN 층은 $850^{\circ}C$, Mg-doped GaN 층은 $1050^{\circ}C$에서 성장하였다. 이때의 $NH_3$와 HCl 가스의 유량은 각각 500 sccm, 10 sccm 이었다. SAG-GaN/InGaN 이종접합구조의 상온 EL (electroluminescence) 특성은 중심파장은 462 nm, 반치폭(FWHM : full width at half maximum) 은 0.67eV 이었다. 이 결과로부터 r-plane 사파이어 기판위에 multi-sliding boat system의 혼합소스 HVPE 방법으로 이종접합구조의 성장이 가능함을 확인하였다.
HMC(Hybrid Monte Carlo)시뮬레이션을 이용하여 InAlGaAs/InGaAs HBT의 비평형 고속전송을 해석하였고, 전송시간 및 차단주파수를 향상시키기 위하여 에미터-베이터 이종접합과 콜렉터 구조를 최적 설계 하였다. 시뮬레이션 결과, 에미터 조성경사영역에서 Al 몰비를 xf=1.0에서 xf=0.5로 변화시킬 경우 베이스 전송시간이τb=0.21ps로 가장 짧았다. 콜렉터 전송시간을 단축시킬 목적으로 콜렉터와 베이스 사이에 n\sup +\형 (콜렉터-Ⅰ), I형(콜렉터-Ⅱ), p형(콜렉터-Ⅲ), 콜렉터를 삽입하여 베이스-콜렉터 공간전하영역의 전계분포를 전자의 비평형고속전송을 유지하도록 설계하였다. 콜렉터-Ⅲ 구조에서는 전자의 음이온화된 억셉터가 콜렉터의 전계를 감소시킴으로써 전자가 Γ 밸리에서 먼 거리까지 전송을 가능하게 하여 가장 짧은 콜렉터 전송시간을 나타내었다. 결론적으로 가장 짧은 전송시간 τec는 Al 몰비가 xf=0.5인 에미터 구조와 콜렉터-Ⅲ에서 0.87psec이었고, 차단주파수 ft=183GHz를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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