• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.223-223
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• 2010

InSb 물질은 다른 III-V족 물질들과 비교해서 bandgap이 낮고 전자 이동도가 높아, 소자 구현 시 낮은 전압으로도 고속 동작 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 Si, GaAs 또는 InP 등 쉽게 구할 수 있는 기판과 격자 부정합이 커서 상기 기판에 성장시 많은 defect가 존재하는 단점이 있다. 그러므로 이를 상기 기판에 성장하는데 meta-morphic이라 불리는 성장 기술이 요구되는 어려움이 있다. 본 발표에서 Semi-insulating GaAs 기판위에 고품질의 InSb 박막을 성장하기 위해 grading buffer technique을 도입하며 이에 대한 여러 가지 비교실험과 함께 최적의 성장 방법과 기술에 대해 논의 한다. GaAs와 InSb 물질사이의 bandgap과 격자 부정합을 고려하여 AlSb 물질을 먼저 성장하면서 동시에 InxAl1-xSb로 변화를 주어 InSb 박막이 성장되도록 하였다. ($x=0{\rightarrow}1$). 성장 온도 변화 및 In과 Al의 조성비에 변화를 주어 grading 기법으로 성장하였고 상기 grading buffer위에 InSb 박막을 0.65um 성장하였다. $10um{\times}10um$ AFM 측정결과 2.2nm 정도의 표면 거칠기를 가지며 상온에서의 전자 이동도는 약 46, 300 cm2/Vs 이고 sheet electron density는 9.47(e11) /cm2의 결과를 확인하였다. 실험결과 InSb 박막을 올리는데 있어 가장 고려할 사항인 GaAs 기판과 InSb 박막 사이에 존재하는 격자 부정합을 어떻게 해결하는가에 대해서, 기존의 여러가지 방법과 비교해서 grading buffer 기술이 유효하다는 것을 증명하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.305-305
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• 2011

Type-II 반도체 나노 구조는 그것의 band alignment 특성으로 인해 광학 소자에 다양한 응용성을 가진다. 특히, 대표적인 Type-II 반도체 나노 구조인 InSb/InAs 양자점의 경우, 약 3~5 ${\mu}m$의 mid-infrared 영역의 spectral range를 가지므로, 장파장을 요하는 소자에 유용하게 적용될 수 있다. 또한, Type-II 반도체 나노 구조의 밴드 구조를 staggered gap 혹은 broken gap 구조로 조절함으로써 infrared 영역 광소자의 전자 구조를 유용하게 바꾸어 적용할 수 있다. 최근, GaSb wafer 위에 InSb/InAsSb 양자점을 이용하여 cutoff wavelength를 6 ${\mu}m$까지 연장한 IR photodetector의 연구도 보고되고 있다. 하지만, GaSb wafer의 경우 그것의 비용 문제로 인해 산업적 적용이 쉽지 않다는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 GaAs wafer와 같은 비용 효율이 높은 wafer를 사용한 연구가 필요할 것이다. 본 연구에서는 Molecular Beam Epitaxy(MBE)를 이용하여 undoped InAs wafer 와 semi-insulating GaAs wafer 상에 InSb 양자 구조를 형성한 결과를 보고한다. InSb 양자 구조는 20층 이상의 다층으로 형성되었고, 두 가지 경우 모두 400${\AA}$ spacer를 사용하였다. 단, InAs wafer 위에 형성한 InSb 양자 구조의 경우 InAs spacer를, GaAs wafer 위에 형성한 양자 구조의 경우 InAsSb spacer를 사용하였다. GaAs wafer 위에 양자 구조를 형성한 경우, InSb 물질과의 큰 lattice mismatch 차이 완화 뿐 아니라, type-II 밴드 구조 형성을 위해 1 ${\mu}m$ AlSb 층과 1 ${\mu}m$ InAsSb 층을 GaAs wafer 위에 미리 형성해 주었다. 양자 구조 형성 방법도 두 종류 wafer 상에서 다르게 적용되었다. InAs wafer 상에는 주로 일반적인 S-K 형성 방식이 적용된 것에 반해, GaAs wafer 상에는 migration enhanced 방식에 의해 양자 구조가 형성되었다. 이처럼 각 웨이퍼에 대해 다른 성장 방식이 적용된 이유는 InAsSb matrix와 InSb 물질 간의 lattice mismatch 차이가 6%를 넘지 못하여 InAs matrix에 비해 원하는 양자 구조 형성이 쉽지 않기 때문이다. 두 가지 경우에 대해 AFM과 TEM 측정으로 그 구조적 특성이 관찰되었다. 또한 infrared 영역의 소자 적용 가능성을 보기 위해 광학적 특성 측정이 요구된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.56.2-56.2
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• 2010

An improvement in the optical and structural properties of p-GaN was obtained by using antimony (Sb) as a surfactant during p-GaN growth. Two different growth temperatures of p-GaN such as $1030^{\circ}C$ and $900^{\circ}C$ were considered. Keeping the growth conditions for p-GaN constant, Sb was introduced during p-GaN growth while varying the [Sb]/([Ga]+[Mg]) flow ratio. [Sb]/([Ga]+[Mg]) flow ratio will be denoted as SGM ratio for convenience. SGM ratio of 0, 0.015 and 0.03% were considered for high temperature p-GaN growth. SGM ratio of 0, 0.005, 0.01 and 0.02% were considered for low temperature p-GaN growth. The analysis results suggest that using the optimum SGM ratio during p-GaN growth greatly improves the optical and structural properties of the p-GaN.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.2
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• pp.135-140
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• 2011

By investigating photoluminescence (PL) spectra (20 K) of undoped and Be-doped p-type GaSb/GaAs epilayers, the origin has been analyzed by the change due to doping density. We have observed that the PL peak shifts to higher energy and the full-width half-maximum (FWHM) decreases with increasing the doping density below ${\sim}10^{17}cm^{-3}$, contrasted to shift to low energy and increasing FWHM above the density of ${\sim}10^{17}cm^{-3}$. From the variation of the integrated PL intensities of three peaks dissolved by Gaussian fit, it has been analyzed that, as the density increases, the $Be[Be_{Ga}]$ acceptor level (0.794 eV) reduces, whereas the intrinsic defect of $A[Ga_{Sb}]$ (0.778 eV) enhances together with a new $Be^*$ level (0.787 eV) locating between A and Be. We have discussed that it is due to coexistence of the Be acceptor level (${\Delta}E=16meV$) and the complex level (${\Delta}E=23meV$), $Be^*[Ga_{Sb}-Be_{Ga}]$combined by Be and A, in Be-doped p-GaSb, and that the level density of $Be[Be_{Ga}]$ may be reduced above ${\sim}10^{17}cm^{-3}$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.308-308
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• 2011

6.48 ${\AA}$의 격자 상수를 갖는 InSb 물질은 0.17 eV의 낮은 에너지 밴드갭과 78,000 cm2/Vs의 전자 이동도를 갖는 물질로서 고속의 자성 센서소자, 장파장의 광 검출기 그리고 고속 전자소자 등의 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 그러나, 전기적 특성이 우수한 InSb 물질을 소자로 구현하는데 있어서 큰 어려움이 있다. InSb와 격자 크기가 잘 맞으면서 절연이 우수한 기판의 부재가 가장 큰 문제가 되는 부분이다. 즉, 격자 부정합을 최소화하며 동시에 절연기판을 사용함으로써 소자의 특성을 잘 살려야 하는 것이다. 이러한 이유로 인하여 InSb 기반의 소자가 널리 사용되지 못하고 있는 것이다. 현재 범용으로 사용하고 있는 기판은 격자 부정합이 14%인 GaAs, 11%의 InP 그리고 18%의 Si 등이 있다. 이번 발표에서는 GaAs 기판 위에 격자 부정합을 최소화하여 InSb 박막을 최적화 시켜 성장하는 방법에 대해서 소개하고자 한다. InSb 박막 성장하는데 있어 논문으로 보고된 여러 가지 방법들이 있다. 기판과의 격자 부정합을 줄이기 위하여 저온-고온 (L-T)의 의한 메타몰픽(metamorphic) buffer 층을 성장 후 InSb 박막을 성장하는 방법[1] 그리고 단계별 buffer를 성장하는 방법[2] 등을 통해서 많은 진보가 있었다. 하지만, 우리는 GaAs 기판 위에 AlSb 박막을 성장 하면서 동시에 In과 Al의 양을 서서히 변화시키는 grading 기술을 사용하였다. 즉, 물질 각각의 격자상수를 고려하여 GaAs (기판)-AlSb-InAlSb-InSb로 변화를 주어 격자 부정합이 최소가 되도록 하여 만들어진 buffer 위에 InSb 층이 만들어 지도록 하여 GaAs 기판 위에 InSb 박막을 성장 할 수 있었다. grading 기술을 이용하여 만들어진 buffer 위에 성장된 0.3 um의 InSb 박막 층은 상온에서 전자 이동도가 약 38,000 cm2/Vs에 이르는 것을 확인하였다. InSb 박막의 두께가 약 1 um 되어야 30,000 cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 얻을 수 있다고 많은 논문을 통해서 보고 되고 있으나 우리는 단지 0.3 um의 InSb 박막두께에서 이와 같은 전기적인 특성을 확인하였기에 이상과 같이 보고 하고자 한다.

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

• Journal of the Korean Physical Society
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• v.73 no.11
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• pp.1604-1611
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• 2018

Utilizing Sb-based bulk epilayers on large-scale low-cost substrates such as GaAs for fabricating infrared (IR) photodetectors is presently attracting significant attention worldwide. For this study, three sample series of $GaAs_xSb_{1-x}$, $In_{1-x}Ga_xSb$, and $InAs_xSb_{1-x}$ with different compositions were grown on semi-insulating GaAs substrates by using molecular beam epitaxy (MBE) and appropriate InAs quantum dots (QDs) as a defect-reduction buffer layer. Photoluminescence (PL) signals from these samples were observed over a wide IR wavelength range from $2{\mu}m$ to $12{\mu}m$ in agreement with the expected bandgap, including bowing effects. In particular, interband PL signals from $InAs_xSb_{1-x}$ and $In_{1-x}Ga_xSb$ samples even at room temperature show promising potential for IR photodetector applications.

• Proceedings of the Korean Magnestics Society Conference
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• 2009.12a
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• pp.203-203
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• 2009

We report on the epitaxial growth of tetragonal $DO_{22}$-type Mn3Ga films on GaSb (001) using molecular beam epitaxy and the related structural and magnetic properties. The as-studied $Mn_3Ga$ film was found to exhibit relatively small coercivity around 400 Oe, which differs greatly from the hard magnetic properties of $Mn_3Ga$ bulk specimen or films that are normally reported. This difference was probably attributed to the effects of the GaSb (001) substrate that forced the $Mn_3Ga$ film to be two-dimensionlly stabilized in the (114) orientation and thus led to the modified intrinsic properties of $Mn_3Ga$ films. The growth orientation of the Mn3Ga (114)//GaSb (001) also caused the easy magnetocrystalline direction located in the film plane due to the dominant shape anisotropy in the thin films.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.4
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• pp.245-253
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• 2009

For the growth optimization of InAs/GaSb (8/8-ML) strained-layer superlattice (SLS), the structure has been grown under various conditions and modes and characterized by the high-resolution x-ray diffraction (XRD) analysis. In this study, the strain modulation is induced by changing parameters and modes, such as the growth temperature, the ratio of V/III beam-equivalent-pressure (BEP), and the growth interruption (GI), and the strain variation is analyzed by measuring the angle separation of 0th-order satellite peak in XRD patterns. The XRD results reveal that the growth temperature and the V/III(Sb/Ga) ratio are major parameters to change the crystallineity and the strain modulation in SLS structures, respectively. We have observed that the SLS samples with compressive strain prepared in this study are show a transition to tensile strain with decreasing V/III(Sb/Ga) ratio, and the GI process is a sensitive factor giving rise to strain modulation. These results obtained in this study suggest that optimized growth temperature and V/III(Sb/Ga) ratio are $350^{\circ}C$ and 20, respectively, and the appropriate GI time is approximately 3 seconds just before InAs growth that the crystallineity is maximized and the strain relaxation is minimized.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.20 no.4
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• pp.271-275
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• 2011

The role and effect of Sb surfactant on structure and properties of p type gallium nitride (GaN) epilayers have been investigated. It was found that there was a increase of hole concentration with Sb surfactant, compared to typical Mg-doped p-GaN. The structural and optical quality of p-GaN epilayers were accessed by x-ray diffraction, photoluminescence and atomic force microscope measurements. The results clearly show that the increase in hole concentration with Sb surfactant can be resulted from decrease in the dislocations and nitrogen point defects.