• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.467-475
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• 2004

ZnO epilayer were synthesized by the pulsed laser deposition(PLD) process on $Al_2$ $O_3$substrate after irradiating the surface of the ZnO sintered pellet by the ArF(193 nm) excimer laser. The epilayers of ZnO were achieved on sapphire(A $l_2$ $O_3$) substrate at a temperature of 400 $^{\circ}C$. The crystalline structure of epilayer was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction(DCXD). The carrier density and mobility of ZnO epilayer measured with Hall effect by van der Pauw method are 8.27${\times}$$10^{16}$$cm^{-3}$ and 299 $\textrm{cm}^2$/Vㆍs at 293 K, respectively. The temperature dependence of the energy band gap of the ZnO obtained from the absorption spectra was well described by the Varshni's relation, $E_{g}$(T)= 3.3973 eV - (2.69 ${\times}$ 10$_{-4}$ eV/K) $T^2$(T＋463k). After the as-grown ZnO epilayer was annealed in Zn atmospheres, oxygen and vaccum the origin of point defects of ZnO atmospheres has been investigated by the photoluminescence(PL) at 10 K. The native defects of $V_{Zn}$ , $V_{o}$ , Z $n_{int}$, and $O_{int}$ obtained by PL measurements were classified as a donors or accepters type. In addition, we concluded that the heat-treatment in the oxygen atmosphere converted ZnO thin films to an optical p-type. Also, we confirmed that vacuum in ZnO/A $l_2$ $O_3$did not form the native defects because vacuum in ZnO thin films existed in the form of stable bonds.s.s.s.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2013

테라헤르쯔(terahertz: THz)파는 0.1~10 THz 의 범위로 적외선과 방송파 사이에 광대역 주파수 스펙트럼을 차지하고 있으며 직진성, 투과성, 그리고 낮은 에너지 (meV)를 가지고 있어 비 파괴적이고 무해한 장점을 지니고 있다. Ti:sapphire laser와 같은 femto-pulse source 등이 많은 발전이 되어 현재 많은 연구와 발전이 이루어지고 있다. femto-pulse source를 이용한 THz 응용에서는 높은 저항, 큰 전자 이동도, 그리고 아주 짧은 전하수명의 기판을 요구하는데 저온에서 성장한 (low-temperature grown : LT) GaAs는 격자 내에 Gallium 자리에 Arsenic이 치환 하면서 AsGa antisite가 발생하여 전하수명을 짧아지는 것을 응용하여 가장 많이 이용되고 있다. 현재 THz 응용분야에서 보다 작고 가격경쟁력이 있는 광통신을 이용한 THz photomixer등이 활발히 연구 하고 있다. 광섬유 내에서 손실과 분산이 최소값을 가지는 부분이 1.55 ${\mu}m$ 부근이고 In0.53Ga0.47As 기판을 이용하였을 때 여기에 완벽하게 만족하게 된다. 하지만 LT-InGaAs 의 경우 AsGa antisite로 인하여 carrier lifetime은 짧아지지만 높은 n-type 전하밀도를 가지게 된다. 이때 Be을 doping하여 전하밀도를 보상하여 높은 저항을 유지해야 하는데 Be의 활성화를 위해서는 열처리를 필요로 한다. 하지만 열처리를 하면 carrier lifetime이 길어지기 때문에 carrier lifetime과 저항을 적절히 조율해야 한다. 이는 물질자체의 특성이기 때문에 InGaAs는 GaAs보다 낮은 amplitude와 짧은 cut-off frequency를 가진다. 본 연구에서는 보다 높은 저항을 얻기 위하여 molecular beam epitaxy를 이용하여 semi-insulating InP:Fe 기판위에 격자 정합된 InGaAs:Be/InAlAs multi quantum well (MQW)를 온도별 ($250{\sim}400^{\circ}C$), 주기별 (50~150)로 성장을 하였고 이때 InGaAs layer의 Be doping level은 $2{\times}1018\;cm^{-3}$, Ex-situ annealing은 $550^{\circ}C$에서 10분으로 고정 하였다. THz 발생 실험에서는 InGaAs/InAlAs MQW은 4000 pA로 1,000 pA를 가지는 InGaAs epilayer보다 4배 높은 전류 신호를 얻을 수 있었고 모든 샘플이 2 THz에서 cut-off frequency를 가지고 있었다. THz 검출 실험에서는 LT-InGaAs:Be epilayer LT-InGaAs:Be/InAlAs, HT-InGaAs/InAlAs 샘플이 각각 180, 9000, 12000 pA의 전류신호를 가지고 있었고 모든 샘플이 2 THz에서 cut-off frequency를 가지고 있었다. HT-InGaAs/InAlAs MQW를 이용한 검출실험에서는 InGaAs layer가 defect free이지만 LT-InGaAs:Be/ InAlAs MQW 보다 높은 전류 신호를 얻을 수 있었다. 이는 InAlAs layer가 저항만 높이는 것뿐만 아니라 carrier trapping layer로써의 역할도 하는 것으로 사료된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권6호
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• pp.275-281
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• 2017

AlN는 넓은 밴드 갭 및 높은 열전도율로 인해 넓은 밴드 갭 및 고주파 전자 소자로 유망한 재료이다. AlN은 전력 반도체의 재료로서 더 큰 항복전압과 고전압에서의 더 작은 특성저항의 장점을 가지고 있다. 높은 전도도를 갖는 p형 AlN 에피층의 성장은 AlN 기반 응용 제품 제조에 중요하다. 본 논문에서는 Mg이 도핑된 AlN 에피층을 혼합 소스 HVPE에 의해 성장하였다. Al 및 Mg 혼합 금속은 Mg-doped AlN 에피 층의 성장을 위한 소스 물질로 사용하였다. AlN 내의 Mg 농도는 혼합 소스에서 Mg 첨가 질량의 양을 조절함으로써 제어되었다. 다양한 Mg 농도를 갖는 AlN 에피 층의 표면 형태 및 결정 구조는 FE-SEM 및 HR-XRD에 의해 조사하였다. Mg-doped AlN 에피 층의 XPS 스펙트럼으로 부터 혼합 소스 HVPE에 의해 Mg을 AlN 에피 층에 도핑할 수 있음을 증명하였다.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.341-347
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• 1998

MBE법에 의해 성장된 AlxGa1-xAs 에피층의 특성을 photoreflectance(PR) 측정으로 분석하였다. Low power Franz Keldysh(LPFK)를 만족하는 GaAs 완충층에 의한 Frang-Keldysh Oscillation(FKO) 분석에서 띠간격에너지(E0) 값은 1.415eV, 계면 전기장(Ei) 은 1.05$\times$104V/cm, 운반자 농도(Ns)는 $1.3{\times}10^{15}\textrm{cm}^{-3}$이였다. PR상온 스펙트럼 분석에서 Eo(AlxGa1-xAs) 신호 아래 $A^*$피크는 시료 성장시 존재하는 불순물 carbon에 의한 것으로 완충층 GaAs보다 다소 PR신호 세기가 낮고 왜곡된 신호를 나타내었다. 또한, GaAs완충층 의 트랩 특성시간은 약0.086ms정도이며, 1.42eV 부근 두 개의 중첩된 PR신호는 화학적 식 각으로 GaAs의 기판에 의해 나타나는 3차 미분형 신호와 GaAs완충층에 의해 나타나는 FKO신호가 중첩되어 나타남을 알 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.170-170
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• 2003

We have implanted on sapphire substrate with various ions and investigated the properties of GaN epilayers grown on implanted sapphire substrate by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Sapphire is typical substrate for GaN epilayers. However, there are many problems such as lattice mismatch and thermal coefficient difference between sapphire substrate and GaN. The ion implanted substrate's surface had decreased internal tree energies during the growth of the GaN epilayer, md the misfit strain was relieved through the formation of an AlN phase on the ions implanted sapphire(0001) substrates. [1] The crystal and optical properties of GaN epilayer grown in ions implanted sapphire(0001) substrate were improved.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권3호
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• pp.83-90
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• 2019

본 논문에서는 전력 반도체 소자용 Mg-doped AlN 에피층을 혼합 소스 수소화물 기상 에피택시 방법에 의해 성장하였다. p형 재료로는 Mg을 사용하였다. 소자응용을 위한 기초 기판으로서 역할을 하기 위하여 GaN 에피층이 성장된 기판과 GaN 에피층이 성장되어 패턴이 형성된 사파이어 기판 위에 Mg-doped AlN 에피층을 선택 성장하였다. Mg-doped AlN 에피층의 표면과 결정 구조는 FE-SEM 및 HR-XRD에 의해 조사하였다. XPS 스펙트럼과 라만 스펙트럼 결과로부터 혼합소스 HVPE 방법에 의해 성장된 Mg-doped AlN 에피층은 전력소자 등에 응용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제20권12호
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• pp.1056-1061
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• 2007

A sublimation epitaxial method, referred to as the Closed Space Technique (CST) was adopted to produce thick SiC epitaxial layers for power device applications. In this study, we aimed to systematically investigate surface morphologies and electrical properties of SiC epitaxial layers grown with varying a SiC/Al ratio in a SiC source powder during the sublimation growth using the CST method. The surface morphology was dramatically changed with varying the SiC/Al ratio. When the SiC/Al ratio of 90/1 was used, the step bunching was not observed in this magnification and the ratio of SiC/Al is an optimized range to grow of p-type SiC epitaxial layer. It was confirmed that the acceptor concentration of epitaxial layer was continuously decreased with increasing the SiC/Al ratio. 4H-SiC MESFETs haying a micron-gate length were fabricated using a lithography process and their current-voltage performances were characterized. It was confirmed that the increase of the negative voltage applied on the gate reduced the drain current, showing normal operation of FET device.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권2호
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• pp.45-53
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• 2023

4H-SiC 기판 위의 Si 성장은 전력 반도체, 바이폴라 접합 트랜지스터 및 광전자 공학에서 매우 유용한 재료로서 광범위한 응용 분야를 가지고 있다. 그러나 Si와 4H-SiC 사이에 약 20 %의 격자 불일치로 인해 4H-SiC에서 매우 양질의 결정 Si를 성장시키는 것은 상당히 어렵다. 본 논문에서는 혼합 소스 수소화물 기상 에피택시 방법을 이용하여 4H-SiC 기판에서 성장한 Al 관련 나노 구조체 클러스터에 의한 육각형 Si 에피층의 성장을 보고한다. 4H-SiC 기판 위에 육각형 Si 에피층을 성장시키기 위해 먼저 Al 관련 나노 구조체 클러스터가 형성되고 Si 원자를 흡수하여 육각형 Si 에피층이 형성되는 과정을 관찰하였다. Al 관련 나노 구조체 클러스터와 육각형 Si 에피층에 대하여 FE-SEM 및 라만 스펙트럼 결과로부터 육각형 Si 에피층은 일반적인 입방정계 Si 구조와 다른 특성을 가지는 것으로 판단된다.

• 한국진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.328-333
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• 1998

저압 유기금속 화학증착법을 이용하여 (001) InP 기판 위에 격자 일치된 InAlAs 에 피층 성장 결과 620~$700^{\circ}C$범위에서 성장 온도가 증가할수록 산소 유입량의 감소 때문으로 생각되는 광학적 성질의 향상이 관찰되었으나 $750^{\circ}C$이상의 고온에서는 InP완충층의 열화에 의한 결정성의 감소가 발견되었다. 또한, AsH3의 유량이 증가됨에 따라 성장된 InAlAs층의 Al함유량이 증가하는 현상이 관찰되었고, 이는 Al-As와 In-As의 bond strength 차이로 설 명하였다. InGaAs/InAlAs 단일 양자우물구조에서 측정된 우물두께에 따른 photoluminescence peak energy는 계산 값과 잘 일치하였고, high resolution x-ray diffraction 측정을 통하여 뚜렷한 satellite peak와 fine thickness fringe들이 관찰되는 우수 한 계면특성을 가지는 다중 양자우물구조가 성장됨을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제23권12호
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• pp.714-721
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• 2013

A stoichiometric mixture of evaporating materials for $ZnAl_2Se_4$ single-crystal thin films was prepared in a horizontal electric furnace. These $ZnAl_2Se_4$ polycrystals had a defect chalcopyrite structure, and its lattice constants were $a_0=5.5563{\AA}$ and $c_0=10.8897{\AA}$.To obtain a single-crystal thin film, mixed $ZnAl_2Se_4$ crystal was deposited on the thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by a hot wall epitaxy (HWE) system. The source and the substrate temperatures were $620^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the single-crystal thin film was investigated by using a double crystal X-ray rocking curve and X-ray diffraction ${\omega}-2{\theta}$ scans. The carrier density and mobility of the $ZnAl_2Se_4$ single-crystal thin film were $8.23{\times}10^{16}cm^{-3}$ and $287m^2/vs$ at 293 K, respectively. To identify the band gap energy, the optical absorption spectra of the $ZnAl_2Se_4$ single-crystal thin film was investigated in the temperature region of 10-293 K. The temperature dependence of the direct optical energy gap is well presented by Varshni's relation: $E_g(T)=E_g(0)-({\alpha}T^2/T+{\beta})$. The constants of Varshni's equation had the values of $E_g(0)=3.5269eV$, ${\alpha}=2.03{\times}10^{-3}eV/K$ and ${\beta}=501.9K$ for the $ZnAl_2Se_4$ single-crystal thin film. The crystal field and the spin-orbit splitting energies for the valence band of the $ZnAl_2Se_4$ were estimated to be 109.5 meV and 124.6 meV, respectively, by means of the photocurrent spectra and the Hopfield quasicubic model. These results indicate that splitting of the ${\Delta}so$ definitely exists in the ${\Gamma}_5$ states of the valence band of the $ZnAl_2Se_4/GaAs$ epilayer. The three photocurrent peaks observed at 10 K are ascribed to the $A_1$-, $B_1$-exciton for n = 1 and $C_{21}$-exciton peaks for n = 21.