• 한국결정성장학회지
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• 제17권1호
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• pp.6-10
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• 2007

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.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권2호
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• pp.41-46
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• 2020

본 연구에서는 HVPE 성장법으로 GaN 성장 시 GaN 내에 잔류하는 stress로 인한 crack 현상을 감소시키고자 기판 종류 및 V/III 비를 조절하여 잔류 stress 특성을 알아보고자 하였다. Sapphire, GaN template 위에 각각 V/III 비 5, 10, 15의 조건으로 GaN을 성장시켜 형성된 hexagonal pit의 분포 및 깊이를 분석하였다. 이를 통해 GaN on GaN template 성장에서 V/III 비가 높을수록 hexagonal pit의 분포 영역 및 깊이가 증가하는 것을 확인하였다. Raman 측정을 통해 hexagonal pit 영역 및 깊이가 컸던 GaN on GaN template 성장에서 V/III 비가 높을수록 stress가 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 hexagonal pit의 분포 및 깊이가 증가할수록 잔류 stress가 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 향후 후막 GaN 성장 시 stress 감소 가능성에 대해 확인하였다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• 제14권5호
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• pp.601-608
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• 2014

In this paper, we have characterized the electrical properties related to gate leakage current in AlGaN/GaN MISHFETs with varying the thickness (0 to 10 nm) of $Al_2O_3$ gate insulator which also serves as a surface protection layer during high-temperature RTP. The sheet resistance of the unprotected TLM pattern after RTP was rapidly increased to $1323{\Omega}/{\square}$ from the value of $400{\Omega}/{\square}$ of the as-grown sample due to thermal damage during high temperature RTP. On the other hand, the sheet resistances of the TLM pattern protected with thin $Al_2O_3$ layer (when its thickness is larger than 5 nm) were slightly decreased after high-temperature RTP since the deposited $Al_2O_3$ layer effectively neutralizes the acceptor-like states on the surface of AlGaN layer which in turn increases the 2DEG density. AlGaN/GaN MISHFET with 8 nm-thick $Al_2O_3$ gate insulator exhibited extremely low gate leakage current of $10^{-9}A/mm$, which led to superior device performances such as a very low subthreshold swing (SS) of 80 mV/dec and high $I_{on}/I_{off}$ ratio of ${\sim}10^{10}$. The PF emission and FN tunneling models were used to characterize the gate leakage currents of the devices. The device with 5 nm-thick $Al_2O_3$ layer exhibited both PF emission and FN tunneling at relatively lower gate voltages compared to that with 8 nm-thick $Al_2O_3$ layer due to thinner $Al_2O_3$ layer, as expected. The device with 10 nm-thick $Al_2O_3$ layer, however, showed very high gate leakage current of $5.5{\times}10^{-4}A/mm$ due to poly-crystallization of the $Al_2O_3$ layer during the high-temperature RTP, which led to very poor performances.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.180-184
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• 2018

산화갈륨 ($Ga_2O_3$)과 탄화규소 (SiC)는 넓은 밴드 갭 ($Ga_2O_3-4.8{\sim}4.9eV$, SiC-3.3 eV)과 높은 임계전압을 갖는 물질로서 높은 항복 전압을 허용한다. 수직 DMOSFET 수평구조에 비해 높은 항복전압 특성을 갖기 때문에 고전압 전력소자에 많이 적용되는 구조이다. 본 연구에서는 2차원 소자 시뮬레이션 (2D-Simulation)을 사용하여 $Ga_2O_3$와 4H-SiC 수직 DMOSFET의 구조를 설계하였으며, 항복전압과 저항이 갖는 trade-off에 관한 파라미터를 분석하여 최적화 설계하였다. 그 결과, 제안된 4H-SiC와 $Ga_2O_3$ 수직 DMOSFET구조는 각각 ~1380 V 및 ~1420 V의 항복 전압을 가지며, 낮은 게이트 전압에서의 $Ga_2O_3-DMOSFET$이 보다 낮은 온-저항을 갖고 있지만, 게이트 전압이 높으면 4H-SiC-DMOSFET가 보다 낮은 온-저항을 갖을 수 있음을 확인하였다. 따라서 적절한 구조와 gate 전압 rating에 따라 소자 구조 및 gate dielectric등에 대한 심화 연구가 요구될 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.311-311
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• 2016

최근 고성능 디스플레이 개발이 요구되면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 산화물 반도체에 대한 연구 관심이 급증하고 있다. 여러 종류의 산화물 반도체 중 a-IGZO (amorphous indium-gallium-zinc oxide)가 높은 전계효과 이동도, 저온 공정, 넓은 밴드갭으로 인한 투명성 등의 장점을 가지며 가장 연구가 활발하게 보고되고 있다. 기존에는 SG(단일 게이트) TFT가 주로 제작 되었지만 본 연구에서는 DG(이중 게이트) 구조를 적용하여 고성능의 a-IGZO 기반 박막 트랜지스터(TFT)를 구현하였다. SG mode에서는 하나의 게이트가 채널 전체 영역을 제어하지만, double gate mode에서는 상, 하부 두 개의 게이트가 동시에 채널 영역을 제어하기 때문에 채널층의 형성이 빠르게 이루어지고, 이는 TFT 스위칭 속도를 향상시킨다. 또한, 상호 모듈레이션 효과로 인해 S.S(subthreshold swing)값이 낮아질 뿐만 아니라, 상(TG), 하부 게이트(BG) 절연막의 계면 산란 현상이 줄어들기 때문에 이동도가 향상되고 누설전류 감소 및 안정성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. Dual gate mode로 동작을 시키면, TG(BG)에는 일정한 positive(or negative)전압을 인가하면서 BG(TG)에 전압을 가해주게 된다. 이 때, 소자의 채널층은 depletion(or enhancement) mode로 동작하여 다른 전기적인 특성에는 영향을 미치지 않으면서 문턱 전압을 쉽게 조절 할 수 있는 장점도 있다. 제작된 소자는 p-type bulk silicon 위에 thermal SiO2 산화막이 100 nm 형성된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝을 진행한 후 BG 형성을 위해 150 nm 두께의 ITO를 증착하고, BG 절연막으로 두께의 SiO2를 300 nm 증착하였다. 이 후, 채널층 형성을 위하여 50 nm 두께의 a-IGZO를 증착하였고, 소스/드레인(S/D) 전극은 BG와 동일한 조건으로 ITO 100 nm를 증착하였다. TG 절연막은 BG 절연막과 동일한 조건에서 SiO2를 50 nm 증착하였다. TG는 S/D 증착 조건과 동일한 조건에서, 150 nm 두께로 증착 하였다. 전극 물질과, 절연막 물질은 모두 RF magnetron sputter를 이용하여 증착되었고, 또한 모든 patterning 과정은 표준 photolithography, wet etching, lift-off 공정을 통하여 이루어졌다. 후속 열처리 공정으로 퍼니스에서 질소 가스 분위기, $300^{\circ}C$ 온도에서 30 분 동안 진행하였다. 결과적으로 $9.06cm2/V{\cdot}s$, 255.7 mV/dec, $1.8{\times}106$의 전계효과 이동도, S.S, on-off ratio값을 갖는 SG와 비교하여 double gate mode에서는 $51.3cm2/V{\cdot}s$, 110.7 mV/dec, $3.2{\times}108$의 값을 나타내며 훌륭한 전기적 특성을 보였고, dual gate mode에서는 약 5.22의 coupling ratio를 나타내었다. 따라서 산화물 반도체 a-IGZO TFT의 이중게이트 구조는 우수한 전기적 특성을 나타내며 차세대 디스플레이 시장에서 훌륭한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• 대한치과교정학회지
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• 제40권2호
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• pp.87-94
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• 2010

전단결합강도를 강화하기 위해 레이저를 이용한 부식과 산을 이용한 부식의 비교 연구가 많이 진행되어왔다. 본 연구에서는 Er,Cr:YSGG laser와 전통적인 산부식법을 혼합한 방법의 전단결합강도의 변화에 대한 평가를 하고자 한다. 교정적인 목적으로 발치된 64개의 건전한 소구치를 이용하여 16개씩 4개의 군으로 나누었다. 첫 번째 군은 37% 인산을 15초 적용시키는 전통적인 부식 방법을 택하였고, 두 번째 군은 물방울레이저로 1.5 W로 10초간 부식시킨 후 전통적인 산부식 방법을 시행하였다. 세 번째 군은 두 번째 군과 같지만 산부식을 먼저 시행한 후 물방울레이저로 부식시켰다. 네 번째 군은 물방울레이저를 이용하여 1.5 W로 15초간 부식시켰다. 이후 전단결합강도의 측정 및 치아 표면의 특징 관찰, 그리고 접착제잔류지수를 평가하였다. 두 번째, 세 번째 군은 첫 번째, 네 번째 군에 대하여 전단결합강도가 높게 측정되었다. 하지만 두 가지 기법의 복합사용 순서를 달리한 두 번째, 세 번째 군 사이에는 통계적으로 유의한 차이가 나지 않았다. 기존 산부식을 이용한 브라켓 접착법보다 산부식과 Er,Cr:YSGG laser를 복합적으로 사용 시, 향상된 전단결합강도를 얻을 수 있다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제40권3호
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• pp.105-110
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• 2010

Purpose: It has been reported that low-level semiconductor diode lasers could enhance the wound healing process. The periodontal ligament is crucial for maintaining the tooth and surrounding tissues in periodontal wound healing. While low-level semiconductor diode lasers have been used in low-level laser therapy, there have been few reports on their effects on periodontal ligament fibroblasts (PDLFs). We performed this study to investigate the biological effects of semiconductor diode lasers on human PDLFs. Methods: Human PDLFs were cultured and irradiated with a gallium-aluminum-arsenate (GaAlAs) semiconductor diode laser of which the wavelength was 810 nm. The power output was fixed at 500 mW in the continuous wave mode with various energy fluencies, which were 1.97, 3.94, and 5.91 $J/cm^2$. A culture of PDLFs without laser irradiation was regarded as a control. Then, cells were additionally incubated in 72 hours for MTS assay and an alkaline phosphatase (ALPase) activity test. At 48 hours post-laser irradiation, western blot analysis was performed to determine extracellular signal-regulated kinase (ERK) activity. ANOVA was used to assess the significance level of the differences among groups (P<0.05). Results: At all energy fluencies of laser irradiation, PDLFs proliferation gradually increased for 72 hours without any significant differences compared with the control over the entire period taken together. However, an increment of cell proliferation significantly greater than in the control occurred between 24 and 48 hours at laser irradiation settings of 1.97 and 3.94 $J/cm^2$ (P<0.05). The highest ALPase activity was found at 48 and 72 hours post-laser irradiation with 3.94 $J/cm^2$ energy fluency (P<0.05). The phosphorylated ERK level was more prominent at 3.94 $J/cm^2$ energy fluency than in the control. Conclusions: The present study demonstrated that the GaAlAs semiconductor diode laser promoted proliferation and differentiation of human PDLFs.

• 한국진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.321-326
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• 2013

디지털 합금(digital alloy) InGaAlAs 다중 양자 우물(multiple quantum wells: MQWs) 구조의 열처리(rapid thermal annealing: RTA) 온도에 따른 발광 특성을 PL (photoluminescence)와 TRPL (time-resolved PL)를 이용하여 분석하였다. $700^{\circ}C$에서 $850^{\circ}C$까지 온도를 변화시켜 RTA한 디지털 합금 MQWs의 PL 결과는 $750^{\circ}C$에서 RTA한 시료가 가장 강한 PL 세기와 가장 좁은 반치폭을 나타내었다. 이것은 $750^{\circ}C$에서 30초 동안 RTA하였을 때 비발광 재결합 센터가 감소하고 가장 매끄러운 경계면이 형성되는 것을 나타낸다. RTA 온도를 $800^{\circ}C$와 $850^{\circ}C$로 증가하였을 때 PL 피크는 청색편이 하였으며 PL 세기는 감소하였다. PL 피크의 청색편이는 RTA 온도가 증가함에 따라 InGaAs/InAlAs SPS (short-period superlattice)의 경계면에서의 Ga과 Al의 혼합(intermixing)으로 Al 함량이 증가한 것으로 설명되며, PL 세기의 감소는 경계면의 거칠기의 증가와 인듐의 상분리(phase separation)로 인한 비균일 조성(compositional fluctuation)으로 설명된다. RTA 온도를 증가하였을 때 PL 소멸시간은 증가하였으며, 이것은 비발광 재결합 센터(결정 결함)가 감소한 것을 나타낸다. 디지털 합금 InGaAlAs MQWs 시료의 PL 특성은 적절한 RTA 조건에서 현저히 향상되는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.22-29
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• 2011

InAs/GaSb 제2형 응력초격자(SLS)를 활성층에 탑재한 [$320{\times}256$] 초점면 배열(FPA) 적외선 열영상 모듈을 제작하고 열영상을 구현하였다. p-i-n형으로 설계된 소자의 활성층(i) 구조는 300 주기의 [13/7]-ML [InAs/GaSb]-SLS로 구성되어 있고, p와 n 전극층에는 각각 60주기의 [InAs:Be/GaSb]-SLS와 115 주기의 [InAs:Si/GaSb]-SLS 구조를 채용하였다. 시험소자의 광반응(PR) 스펙트럼으로부터 피크 파장(${\lambda}_p$)과 차단 파장(${\lambda}_{co}$)은 각각 ${\sim}3.1/2.7{\mu}m$과 ${\sim}3.8{\mu}m$이고 180 K 온도까지 동작을 확인하였다. 단위 화소의 간격/메사는 $30/24{\mu}m$ 규격으로 설계되었으며, [$320{\times}256$]-FPA는 표준 광묘화법으로 제작하였다. $18/10{\mu}m$의 In-bump/UBM 공정과 flip-chip 결합 기술을 적용하여 FPA-ROIC 열영상 모듈을 완성하였으며, 중적외선용 영상구동 회로 및 S/W를 활용하여 열영상을 시연하였다.