• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2006년도 제30회 학술논문발표회 초록집
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• pp.146-146
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• 2006

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2008년도 제34회 동계학술대회 초록집
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• pp.290-290
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• 2008

• 한국재료학회지
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• 제19권7호
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• pp.356-361
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• 2009

The optical characterization of self-assembled InAs/AlAs Quantum Dots(QD) grown by MBE(Molecular Beam Epitaxy) was investigated by using Photoluminescence(PL) spectroscopy. The influence of thin AlAs barrier on QDs were carried out by utilizing a pumping beam that has lower energy than that of the AlAs barrier. This provides the evidence for the tunneling of carriers from the GaAs layer, which results in a strong QD intensity compared to the GaAs at the 16 K PL spectrum. The presence of two QDs signals were found to be associated with the ground-states transitions from QDs with a bimodal size distribution made by the excitation power-dependent PL. From the temperature-dependent PL, the rapid red shift of the peak emission that was related to the QD2 from the increasing temperature was attributed to the coherence between the QDs of bimodal size distribution. A red shift of the PL peak of QDs emission and the reduction of the FWHM(Full Width at Half Maximum) were observed when the annealing temperatures ranged from 500 $^{\circ}C$ to 750 $^{\circ}C$, which indicates that the interdiffusion between the dots and the capping layer was caused by an improvement in the uniformity size of the QDs.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.63-63
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• 2012

편광분석법(ellipsometry)은 대상 물질의 유전율 함수의 실수부와 허수부를 Kramers-Kronig 관계식의 도움 없이 그 물질상수를 정확히 측정할 수 있는 매우 우수한 기술이다. 이 기술의 큰 장점 중 하나는 빛의 편광상태의 변화를 이용한 비파괴적인 방법으로써 실시간 측정이 가능하며, 박막의 두께측정의 오차범위는 0.1 nm 이하로써 매우 정확하다는 것이다. 본 연구자는 이러한 우수한 측정 기술인 편광분석법을 고진공의 분자살박막증착장치(MBE) 와 결합하여 AlSb, AlP의 유전율 함수를 측정하였다. Al 계열을 포함하는 반도체 화합물은 Al의 산소친화력이 강해 대기 중에서 순수한 유전율 함수를 얻기가 불가능하다. 하지만 본 연구실에서 초고진공 상태의 MBE 챔버에서 시료를 성장시키는 동시에 실시간으로 편광분석기를 이용하여 측정하였고, 지금까지 발표된 결과들 중 가장 순수한 상태의 AlSb 유전율 함수를 얻어낼 수 있었다. 또한 순수한 AlP의 유전함수를 측정할 수 있었고, 이는 편광분석기를 이용한 최초의 실험결과로써 이차미분을 이용한 전이점 분석결과 이론적인 전자밴드구조에서 E1, E1+${\Delta}1$, E2에 해당하는 밴드갭들을 확인할 수 있었다. 또한 표면의 원자배열 구조와 실시간으로 일어나는 그들의 역학적인 현상들에 관한 정보를 얻을 수 있는 surface photoabsorption (SPA)를 metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)에 장착하여 실시간 모니터링이 가능하도록 하였다. SPA를 이용하여 GaAs/AlGaAs 양자우물구조의 성장을 원자층 수준으로 실시간 모니터링을 할 수 있었다. 그리고 SPA를 이용하여 MOCVD 안에서 InP에 As가 흡착 및 탈착되는 현상을 분석하여, As의 흡착이 두 단계에 의해 이루어짐을 분석하였다. 그리고 편광분석법의 빠르고 정확한 측정 기술을 규칙적인 구조체에서 전자기파의 회절을 구할 수 있는 Rigorous Coupled-Wave Analysis (RCWA) 계산방법과 결합하여 나노구조의 기하학적인 모양을 정확하고 빠르게 구할 수 있었다. 본 연구를 위해 규칙적인 3차원 Si 구조체 제작하여 편광분석기로 측정하고 $SiO_2$와 표면 거칠기를 고려하여 RCWA로 분석한 결과, 규칙적인 Si 구조와 산화막 층까지 정확하게 분석할 수 있음을 확인하였다. 또한 규칙적인 나노구조분석 연구를 넘어 불규칙적인 나노구조에 대한 분석 가능성을 보이기 위해 InAs 양자점을 증착하여 분석하였고, 이를 통해 편광분석법과 RCWA를 이용하여 불규칙적인 나노구조의 모양과 크기, 분포의 분석이 가능함을 보였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.338-338
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• 2010

지난 20여년 동안 반도체 레이저 다이오드는 주로 CD (DVD) 픽업용 (파장: 640 nm 이하) 및 통신용 (파장 1550 nm) 광원 분야에서 집중적으로 개발되어 왔다. 그러나 기술의 개발과 더불어 파장조절이 비교적 자유로워지고 광출력이 증대 되면서 기존의 레이저 고유의 영역까지 그 응용분야기 확대되고 있고, 이에 따라 고출력 반도체 레이저 다이오드의 시장 규모도 꾸준히 증가되고 있는 상황이다. 고출력 반도체 레이저 다이오드는 발진 파장 및 광출력에 따라 다양한 분야에 응용되고 있으며, 특히 발진파장이 808 nm 인 고출력 레이저 다이오드의 경우 재료가공, 펌핑용 광원 (DPSSL, 광섬유 레이저), 의료, 피부미용 (점 제거), 레이저 다이오드 디스플레이 등 가장 다양한 응용분야를 가진 광원 중의 하나라고 할 수 있다. MBE(Molecular Beam Epitaxy)로 성장된 InAlAs 에피층 (epi-layer)을 사용하여 고출력을 갚는 레이저 다이오드를 제작함에 있어서, 에피층은 결함 (defect)이 없는 우수한 단결정이 요구되지만, 실제 결정 성장 과정에서는 성장온도와 Al 조성비 등의 성장 조건의 변화에 따라 전기적 광학적 특성 및 신뢰성에 큰 영향을 받는 것으로 보고되고 있다. 이에 본 연구에서는 DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy) 방법을 이용하여 InAlAs 양자점 에피층의 깊은 준위 거동을 조사하였다. DLTS 측정 결과, 0.3eV 부근의 point defect과 0.57 ~ 0.70 eV 영역의 trap이 조사되었으며, 이는 갈륨 (Ga) vacancy와 산소 원자의 복합체에 기인한 결함으로 분석된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2007년도 제33회 하계학술대회 초록집
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• pp.267-267
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• 2007

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권11호
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• pp.38-45
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• 1998

본 논문에서는 다중 양자 우물 레이저 다이오드의 동적 특성을 해석하기 위해 정공에 의해 캐리어 전송이 주관된다는 가정 하에 새로운 형태의 비율방정식을 제시하였다. 제시된 비율방정식을 바탕으로 다중 양자 우물 레이저 다이오드의 직류 과도 응답 및 교류 주파수 응답의 해석을 시도하였다. 이로부터, 정상상태에서 우물간 캐리어 전송 효과의 영향으로 우물마다 캐리어 농도가 불균일함을 확인하였다. 또한 우물의 개수가 많아지면 우물간의 캐리어 전송의 영향으로 변조속도가 제한될 수 있으며, InGaAlAs 전위 장벽이 이러한 점을 개선하는데 유리함을 확인하였다. 고속 직접 변조를 위한 다중 양자 우물 레이저 다이오드의 최적화된 구조 설계시, 본 논문에서 제시된 해석 방법은 유용하게 사용될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.476-477
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• 2013

반도체의 성능은 최근 10년 사이에 급격하게 발전했고 아날로그 및 디지털 회로 소자들에 있어 저전력/고속 특성 요구가 커지고 있다 [1]. 상온에서 30,000 $cm^2$/Vs 이상의 전자 이동도를 가지며 큰 conduction band offset을 갖는 InAs/AlSb 2차원전자가스(2DEG) 소자는 Spinorbit-interaction의 값이 매우 커서 SPIN-FET 소자로 크게 주목받고 있다 [2]. 본 발표자들은 GaAs 기판위에 성장한 InAs 2DEG HEMT 소자의 전/자기적인 특성과 고속반응 물질로 주목 받는 InSb 박막소자의 doping 특성에 따른 전기적/물리적인 특성의 평가에 대해 그 결과를 소개하고자 한다. 격자정합과 Semi-insulating 기판의 부재로 상용화되어 있는 GaAs와 InP 기판위에 물질차이에 따른 고유의 한계 특성을 줄이기 위한 Pseudomorphic이라 불리는 특별한 박막 성장 기법을 적용하여 높은 전자 이동도를 가지며 spin length가 길어 Spin-FET로서 크게 주목받고 있는 InAs 2DEG HEMT 소자를 완성시켰다. 60,000 ($cm^2$/Vs) 이상의 높은 전자 이동도를 갖는 소자의 구현을 목표로 연구를 진행하였으며 1.8 K에서 측정된 Spin-orbit interaction의 값은 6.3e-12 (eVm)이다. InAs/InGaAs/InAlAs 및 InGaAs/InAlAs 구조의 InP 기반의 소자에서 보다 큰 값으로 향후 Spin-FET 응용에 크게 기대하고 있다. 또한, GaAs 기판위에 구현된 InSb 소자는 격자부정합 감소를 위해 InAs 양자점을 사용하여 약 $2.6{\mu}m$ 두께로 구현된 InSb 박막 소자는 상온에서 약 60,400 ($cm^2$/Vs)의 상온 전자이동도를 보였으며 현재 동일 두께에서 세계 최고결과(~50,000 $cm^2$/Vs)에 비해 월등하게 높은 값을 보이고 있다. Hall bar pattern 공정을 거쳐 완성된 소자는 측정 결과 10~20% 이상 향상된 전자 이동도를 보였다. 2e18/$cm^3$ 미만의 p-doping의 경우, 상온에서 n-type 특성을 보이나, 저온에서 p-type으로 변하는 특성을 보였고 n-doping의 경우 5e17/$cm^3$까지는 전자 이동도만 감소하고, doping에 의한 효과는 크게 없었다. 1e18/$cm^3$의 높은 doping을 할 경우 carrier가 증가하는 것을 확인했다. 이상의 측정 결과로 Spin-FET 소자로서 아주 우수하다는 것을 확인할 수 있었고 n-/p- type이 특성을 고려한 high quality InSb 박막소자의 응용을 위한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제28권11호
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• pp.659-662
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• 2018

We report the properties of infrared photodetectors based on two kinds of quantum dots(QDs): i) 2.0 ML InAs QDs by the Stranski-Krastanov growth mode(SK QDs) and ii) sub-monolayer QDs by $4{\times}[0.3ML/1nm\;In_{0.15}Ga_{0.85}As]$ deposition(SML QDs). The QD infrared photodetector(QDIP) structure of $n^+-n^-(QDs)-n^+$ is epitaxially grown on GaAs (100) wafers using molecular-beam epitaxy. Both the bottom and top contact GaAs layers are Si doped at $2{\times}10^{18}/cm^3$. The QD layers are grown with Si doping of $2{\times}10^{17}/cm^3$ and capped by an $In_{0.15}Ga_{0.85}As$ layer at $495^{\circ}C$. The photoluminescence peak(1.24 eV) of the SML QDIP is blue-shifted with respect to that (1.04 eV) of SK QDIPs, suggesting that the electron ground state of SML QDIP is higher than that of the SK QDIP. As a result, the photoresponse regime(${\sim}9-14{\mu}m$) of the SML QDIP is longer than that (${\sim}6-12{\mu}m$) of the SK QDIP. The dark current of the SML QDIP is two orders of magnitude smaller value than that of the SK QDIP because of the inserted $Al_{0.08}Ga_{0.92}As$ layer.

• 전자공학회지
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• 제30권5호
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• pp.499-508
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• 2003

실제 실험에 사용한 대표적인 InAs/GaAs QUDIP에 대해서 detector를 평가하는데 사용하는 responsitity D*뿐만 아니라 이두 값을 좌우하는 phottoconductive gain 양자효율 noise current에 대해 정량적으로 살펴보고 QWIP와 비교해보았다 우선 가장 중요한 것은 QDIP의 온도가 약 10K에서 거의 200K까지 올라가도 responsivity와 D* 모두 온도에 따라 민감하게감소하지 않는다는 사실이다(거의 10배 정도만 감소했음). 이러한 측정결과는 QDIP의 가장 큰 장점인 실온 동작 가능성이 아주 높음을 확인시켜 준다. 참고로, 이미 사용되고 있는 QWIP나 MCT detector는 낮은 온도 영역에서도 온도가 증가함에 따라 responsivity와 D*가 민감하게 감소해서 77K 이상에서는 동작하지 않는다. 두번째로, QWIP는 시료의 표면에 수직 입사되는 IR에 반응하지 않는데, QDIP는 시료의 표면에 수직 입사되는 IR에도 잘 반응함을 확인하였다. 이러한 두 가지 특성은 QDIP가 가질 것이라고 예상되던 QDIP의 가장 큰 장점으로, QDIP가 mid IR이나 far IR detector로서의 전망이 아주 밝음을 보여준다. 저온에서 QDIP의 responsivity는 수 A/W 로, 보통의 QWIP의 responsivity가 수십 mA/W인 것을 고려할 때, 충분히 큰 값이었다. QDIP의 responsivity가 이렇게 큰 이유는 photo-conductive gain이 1000 이상으로 매우 컸기 때문이었다. 반면에, 양자효율은 0.01% 이하로 아주 작았는데, 이것은 흡수 계수 자체보다는 흡수 두께가 작기 때문인 것 같고, 따라서 QDIP의 주기 수를 늘릴 필요가 있음을 알았다. Detector를 평가하는데 가장 중요한 것은 responsivity보다는 D*인데, photoconductive gain과 양자효율의 곱에 비례하는 responsivity는 $\sim$A/W로 충분히 컸지만, 반면에 D*는 $\sim$2E8으로 QWIP에 비해 작았다. 이것은 noise current가 컸기 때문이며 이를 줄이는 것이 중요하다. Noise current의 주된 요인이 dark current에 비례하는 g-r noise이므로, dark current를 줄이는 구조가 필요하다. 대표적인 예가 AlGaAs 같은 additional barrier를 넣어 dark current를 줄이는 방법이다. QDIP의 주기 수를 늘리는 것도 dark current를 줄이는 데 도움이 될 것이다.