• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.133-133
• /
• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 35% 이상의 광변환 효율로 주목을 받고 있다. 일반적으로 삼중 접합 태양전지는 넓은 영역대의 파장을 흡수하기 위해 밴드갭이 다른 InGaP, GaAs, Ge이 사용된다. 그 중 하부셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용되는데, p-type Ge 기판위에 III-V 결정막 성장 시 5족 원소가 확산되어 pn접합을 형성하게 된다. 이러한 구조를 가진 Ge 하부셀이 효율적으로 홀-전자 쌍을 형성하기 위해서는 두꺼운 베이스와 얇은 에미터 접합이 필요하다. InGaP의 phosphorus는 낮은 확산계수로 인해 GaAs의 arsenic에 비해 얇은 접합이 형성 가능하며, Ge표면 에칭효과가 더 적다는 장점이 있다. 이를 고려해 우리 연구그룹에서는 metalorganic chemical vapor depostion(MOCVD)을 이용하여 Ge기판위에 성장한 InGaP layer의 특성을 관찰해 보았다. <111>로 $6^{\circ}$ 기울어진 p-type Ge(100) 기판위에 MOCVD를 통해 InGaP layer를 형성하였고, 성장된 layer를 atomic force microscope(AFM)와 high-resolution x-ray diffraction(HRXRD)을 이용하여 표면형상, 조성, 응력상태 등을 각각 관찰하였다. 또한 phosphorus 확산에 의해 형성되는 도핑농도는 electrochemical capacitance-voltage(ECV)을 이용하여 관찰하였다. 성장된 Ge기판위의 InGaP layer의 경우 특징적으로 높이 50 nm, 밑변 길이 $1\;{\mu}m$의 경사진 표면을 관찰할 수 있었으며, 이러한 구조는 TMIn과 TMGa의 비율이 증가 할수록 감소하였다. 따라서 이러한 경사진 형태의 구조는 격자 불일치 때문인 것으로 판단된다. 추가적으로 V/III ratio의 최적화를 통해 1.3 nm의 표면 거칠기를 갖는 InGaP layer를 얻을 수 있었다. ECV를 통해 Ge 하부셀의 pn접합 형성을 관찰한 결과 약 160 nm에서 접합이 형성되는 것을 관찰할 수 있었다. 또한, 같은 성장 조건의 샘플을 1000 초 열처리 후에 접합깊이의 변화를 관찰한 결과 180 nm에서 접합이 관찰되었지만, GaAs의 arsenic에 의한 pn접합은 열처리 후에 그 깊이가 170 nm에서 300 nm로 증가 하였다. 따라서 삼중접합 태양전지의 제작 공정을 고려할 경우 phosphorus에 의한 접합 형성이 Ge 하부셀의 동작 특성에 유리할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.08a
• /
• pp.143-144
• /
• 2010

3-5족 화합물 반도체를 이용한 집광형 삼중 접합 태양전지는 40% 이상의 광변환 효율로 많은 주목을 받고 있다[1]. 삼중 접합 태양전지의 하부 셀은 기계적 강도가 높고 장파장을 흡수할 수 있는 Ge이 사용된다. Ge위에 성장될 III-V족 단결정막으로서 Ge과 격자상수가 일치하는 GaInP나 GaAs가 적합하고, 성장 중 V족 원소의 열확산으로 인해 Ge과 pn접합을 형성하게 된다. 이때 GaInP의 P의 경우 GaAs의 As보다 확산계수가 낮아 태양전지 변환효율향상에 유리한 얇은 접합 형성이 가능하고, 표면 에칭효과가 적기 때문에 GaInP를 단결정막으로 선택하여 p-type Ge기판 위 성장으로 단일접합 Ge구조 제작이 가능하다. 하지만 이종접합 구조 성장으로 인해 발생한 계면사이의 전위나 미세결함들이 결정막내부에 존재하게 되며 이러한 결함들은 광학소자 응용 시 비발광 센터로 작용할 뿐 아니라 소자의 누설전류를 증가시키는 원인으로 작용하여 태양전지 변환효율을 감소시키게 된다. 이에 결함감소를 통해 소자의 전기적 특성을 향상시키고자 수소 열처리나 플라즈마 공정을 통해 수소 원자를 박막내부로 확산시키고, 계면이나 박막 내 결함들과 결합시킴으로서 결함들의 비활성화를 유도하는 연구가 많이 진행되어 왔다 [2][3]. 하지만, 격자불일치를 갖는 GaInP/Ge 구조에 대한 수소 열처리 및 불순물 준위의 거동에 대한 연구는 많이 진행되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 Ga0.45In0.55P/Ge구조에 수소 열처리 공정을 적용을 통하여 단결정막 내부 및 계면에서의 결함밀도를 제어하고 이를 통해 태양 전지의 변환효율을 향상시키고자 한다. <111> 방향으로 $6^{\circ}C$기울어진 p-type Ge(100) 기판 위에 유기금속화학증착법 (MOCVD)을 통해 Si이 도핑된 200 nm의 n-type GaInP층을 성장하여 Ge과 단일접합 n-p 구조를 제작하였다. 제작된 GaInP/Ge구조를 furnace에서 250도에서 90~150분간 시간변화를 주어 수소열처리 공정을 진행하였다. 저온 photoluminescence를 통해 GaInP층의 광학적 특성 변화를 관찰한 결과, 1.872 eV에서 free-exciton peak과 1.761 eV에서 Si 도펀트 saturation에 의해 발생된 D-A (Donor to Acceptor)천이로 판단되는 peak을 검출할 수 있었다. 수소 열처리 시간이 증가함에 따라 free-exciton peak 세기 증가와 반가폭 감소를 확인하였고, D-A peak이 사라지는 것을 관찰할 수 있었다. 이러한 결과는 수소 열처리에 따른 단결정막 내부의 수소원자들이 얕은 불순물(shallow impurity) 들로 작용하는 도펀트들이나, 깊은 준위결함(deep level defect)으로 작용하는 계면근처의 전위, 미세결함들과의 결합으로 결함 비활성화를 야기해 발광세기와 결정질 향상효과를 보인 것으로 판단된다. 본 발표에서는 상술한 결과를 바탕으로 한 수소 열처리를 통한 박막 및 계면에서의 결함준위의 거동에 대한 광분석 결과가 논의될 것이다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
• /
• v.26 no.11
• /
• pp.1672-1678
• /
• 1989

Major problems preventing the device-quality GaAs/Si heterostructure are the lattice mismatch of about 4% and difference in thermal expansion coefficient by a factor of 2.64 between Si and GaAs. Ge is a good candidate for the buffer layer because its lattice parameter and thermal expansion coefficient are almost the same as those of GaAs. As a first step toward developing heterostructure such as GaAs/Ge/Si entirely by a home-built PAE (plasma-assisted epitaxy), Ge films have been deposited on p-type Si (100)substrate by the plasma assisted evaporation of solid Ge source. The characteristics of these Ge/Si heterostructure were determined by X-ray diffraction, SEM and Auge electron spectroscope. PAE system has been successfully applied to quality-good Ge layer on Si substrate at relatively low temperature. Furthermore, this system can remove the native oxide(SiO2) on Si substrate with in-situ cleaning procedure. Ge layer grown on Si substrate by PAE at substrate temperature of 450\ulcorner in hydrogen partial pressure of 10mTorr was expected with a good buffer layer for GaAs/Ge/Si heterostructure.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
• /
• v.36 no.2
• /
• pp.69-74
• /
• 2019

Spacecraft requires sufficient power in orbit to perform its mission. So as to comply with system requirements, the sufficient power should be made by a solar cell array by photovoltaic power conversion. A life time of space program depends on its mission considering parts reliability and parts grade. Based on the mission life time, power equipment might be designed to meet specifications. In outer space, solar cell array might generate the dc power by photovoltaic conversion effects and GaInP/GaAs/Ge solar cells are used in this study. Space programs that require more than five years should select parts for high reliability applications. Therefore, reliability analysis for high reliability applications should be performed to check its fulfilment of the requirements. This program should also require more five years for its mission and we performed its analysis using parts count method (PCM) for its reliability. Finally, we performed reliability analysis and obtained quantitative figures found out 99.9%. In this study, we presented the reliability analysis of the 300 W GaInP/GaAs/Ge solar cell array.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.210-210
• /
• 2012

Ge 기판을 이용한 GaInP/GaAs/Ge 삼중접합 태양전지는 43.5%의 높은 광전효율을 기록하고 있으며, 이를 지상용 태양광 발전시스템에 이용하려는 연구가 진행 중이다[1]. 그러나, 이러한 다중접합 태양전지는 셀 제작 비용에 있어 Ge기판의 가격이 차지하는 비중이 높고 대면적 기판을 이용하기 힘든 단점이 있다. 한편, 무게, 기계적 강도와 열전도도 측면에서 Si 기판은 Ge 기판에 비해 장점이 있다. 아울러, 상대적으로 낮은 가격의 대면적 기판을 사용할 수 있기 때문에 Si 기판으로 Ge 기판을 대체할 경우 다중접합 태양전지의 높은 제작 비용을 낮추는 효과도 기대할 수 있다. Si 기판의 장점을 취하며 고효율 태양전지를 제작하기 위해, 이번 실험에서 우리는 Ge 에피층이 성장된 Si 기판 위에 GaAs 태양전지를 제작하였다. GaAs, GaInP와 비슷한 격자상수를 갖고 있는 Ge과 달리, Si은 이들 물질(GaAs, GaInP)과 4%의 격자상수 차이를 갖고 있으며 이로 인해 성장과정에서 관통전위가 발생하게 된다. 이러한 관통전위는 소자의 개방전압을 감소시키는 원인으로 작용한다. 실제로 Si 기판 위에 제작된 GaAs/Ge 이중접합 태양전지에서 관통전위 밀도에 따른 개방전압 감소를 확인할 수 있었다. 관통전위로 인한 영향 이외에, Si 기판위에 제작된 태양전지에서는Ge 기판 위에 제작된 태양전지에 비하여 낮은 fill factor가 관찰되었다. 이것은 Si 기판 위에 제작된 GaAs/Ge 이중접합 태양전지가 높은 직렬저항을 가지고 있기 때문이다. 따라서 이번 실험에서는 Si 기판 위에 제작한 GeAs/Ge 이중접합 태양전지의 직렬저항의 원인을 전산모사와 실험을 통하여 규명하였다. TCAD (APSYS-2010)를 이용한 전산모사 결과, Si 기판의 낮은 불순물 농도 ($1{\times}10^{15}/cm^3$)에 따른 직렬저항의 원인으로 파악되었으며, 전류-전압 특성을 측정하여 실험적으로 이를 확인하였다. 이러한 직렬저항 성분을 줄이기 위하여 Si 기판의 p형 불순물 농도가 전류 전압 특성 곡선에 미치는 영향을 전산모사를 통하여 알아보았으며, Si 기판의 불순물 농도가 $1{\times}10^{17}/cm^3$ 이상으로 증가할 경우, 직렬저항 성분이 크게 감소 하는 것을 전산모사 결과로 예상할 수 있었다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
• /
• v.19 no.4
• /
• pp.133-137
• /
• 2009

$MnGeP_2$ thin films grown on GaAs exhibit room-temperature ferromagnetism with $T_C{\sim}$320 K, based on both magnetization and resistance measurements. The coercive fields at 5, 250, and 300 K are 3870, 1380 and 155 Oe, respectively. The anomalous Hall effect was observed, indicating spin polarization of the carriers. Hysteresis has been observed in both magnetoresistance and Hall measurements. The current-voltage characteristics of a $MnGeP_2$ film grown on an n-type GaAs substrate display semiconducting behavior.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.42 no.12
• /
• pp.1057-1064
• /
• 2014

The satellite on geostationary orbit accommodates multiple payloads into a single spacecraft platform and launched in June 26, 2010. The electrical power required to the satellite during sunlight is generated by a solar array wing. The solar cells are the GaInP/GaAs/Ge Triple Junction cells named Gaget2 cells from RWE Space, which were based on a Spectrolab epitaxy. This paper evaluates solar array power performance at end of design life based on the trend analysis results for the flight data on geostationary orbit. The estimated solar array power performance at end of design life compares with the power performance provided by solar array manufacturer. The solar cells show nominal behavior without significant degradation through the trend analysis results.

• ETRI Journal
• /
• v.4 no.1
• /
• pp.3-8
• /
• 1982

성장된 GaInAsP/InP DH wafer로부터 상온에서 duty 5%까지 Pulse 동작이 가능한 전면전극(broad contact) 및 stripe 구조 LD(711이저 다이오드)를 제작하였다. 또 이렇게 제작된 LD의 I-V특성, 1-L 특성 및 발진파장 등을 조사하기 위해 LD 구동회로 및 Ge 태양전지와 Ge-APD를 이용한 광 검출회로를 제작하였다. 이들을 이용해 제작한 LD의 특성을 조사한 결과 stripe 구조 LD인 경우 발진개시전류($I_th$)가 900mA, 발진파장이 $1.29\mum$, 파장반치폭(FWHM)이 $60\AA$였으며 $1.33I_th$까지 kink 없이 동작이 가능하였다.

• The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
• /
• v.11 no.2
• /
• pp.2-11
• /
• 2000

Technologies for high-speed transistors, active devices essential to the fabrication of millimeter wave circuits have developed drastically with the design and processing techniques. The high frequency transistors, made of GaAs or InP related compound semiconductors mainly, are in the form of MODFETs and HBTs. Other than traditional III-V compound semiconductor materials, SiGe and GaN technologies are emerging as viable candidates of millimeter-wave devices. In this paper, basis and applications of millimeter-wave transistors are introduced.

• Journal of IKEEE
• /
• v.13 no.4
• /
• pp.23-27
• /
• 2009

Ohmic contact formation and etching processes for the fabrication of MBE (molecular beam epitaxy) grown GaSb-based p-channel HEMT devices on Si substrate have been studied. Firstly, mesa etching process was established for device isolation, based on both HF-based wet etching and ICP-based dry etching. Ohmic contact process for the source and drain formation was also studied based on Ge/Au/Ni/Au metal stack, which resulted in a contact resistance as low as $0.683\;{\Omega}mm$ with RTA at $320^{\circ}C$ for 60s. Finally, for gate formation of HEMT device, gate recess process was studied based on AZ300 developer and citric acid-based wet etching, in which the latter turned out to have high etching selectivity between GaSb and AlGaSb layers that were used as the cap and the barrier of the device, respectively.