• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.7
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• pp.10-16
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• 2011

We report on the simulation results of electrical/optical characteristics for nonpolar GaN LED having Mg-doped GaN spacer and quantum barrier, in comparison with those of the typical nonpolar GaN LED. In order to reduce the band-gap energy distortion and conduction-band discontinuity in InGaN/GaN multiple quantum wells(MQWs) of nonpolar GaN LED, and thereby to increase their current-voltage, light output power and emission peak intensity, we applied 6 nm-thick p-type($1{\times}10^{18}\;cm^{-3}$) GaN spacer and GaN QB schemes to the typical nonpolar GaN LED epitaxial structure. As a result, we found that the radiative recombination rate was increased by 23% in MQWs at 20 mA current injection. Also, the forward voltage($V_f$) and the light output power($P_{out}$) were improved by 3.7% and 7%, respectively, for the proposed nonpolar LED epitaxial structure, compared with those of the typical nonpolar GaN LED.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.485-485
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• 2013

Plasma-assisted molecular beam epitaxy법으로 자가 형성되는 InN 박막을 활용하여 GaN 박막의 결함밀도를 감소시키는 성장 구조 조건에 대하여 연구하였다. Sapphire 기판 위에 저온에서 GaN 핵층을 3 nm 두께로 성장하고, 그 위에 InN 박막을 성장 한 후, 고온에서 GaN을 성장하였다. InN박막의 성장 온도는 $450^{\circ}C$이고, 성장 시간을 30초에서 1분 30초까지 각각 달리 하였다. 실험결과 InN 층이 삽입된 GaN 박막이 상대적으로 고른 표면이 형성되는 과정을 reflection high energy electron diffraction로 관측하였고, atomic force microscope를 측정하여 표면 거칠기의 개선을 확인하였다. InN 성장시간 변화에 따른 결정학적, 광학적 특성 변화를 x-ray diffraction, photoluminescence 이용하여 조사하였고, 본 연구를 통해 InN박막을 활용한 양질의 GaN 박막 성장 가능성을 확인하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.13 no.10
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• pp.673-676
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• 2003

We have investigated $Al_{x}$ $Ga_{l-x}$ N/GaN epilayers (x = 0.08, 0.15) grown by metal organic vapor phase epitaxy on sapphire with photoluminescence(PL), and persistent photoconductivity(PPC) experiments. An anomalous S-shaped shift behavior of temperature dependencies of PL peak energy is observed for the x = 0.15 sample. In PPC measurement, showed that the dark current recovery time of $Al_{x}$$Ga_{l-x}$ N/GaN epilayers mainly depends on the Al content. These behaviors are usually attributed to the presence of carrier localization states. All these phenomena are explained based on the alloy compositional fluctuations in the $Al_{x}$ /$Ga_{l-x}$ N/ epilayers. The photocurrent quenching observed in PPC measurements for $Al_{x}$ $Ga_{l-x}$ N/ epilayers less than 0.2 $\mu\textrm{m}$ thickness indicates that the presence of metastable state in the bandgap of GaN layer, and that the excess holes in the valence band recombine with free electrons.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.116-116
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• 2000

질화물 반도체는 LED, LD, Transistor, 그리고 Photodetector 등 광소자 및 전자소자를 실현할 수 있는 소재로써 최근에 각광 받고 있으며, 또한 국·내외적으로 연구가 활발히 진행되고 잇다. 질화물 발광 다이오드 제작에는 소자의 효율과 수명시간의 향상을 위하여 질화물 반도체와 금속과의 접합시 고 품질의 오믹 접합이 필수적이다. 특히 p-형 GaN의 경우에는 높은 정공 농도를 갖는 p-형 GaN를 얻기가 어렵고 GaN의 일함수에 비하여 높은 일함수를 갖는 금속이 없기 때문에 매우 낮은 접합 저항을 가지며 안정성이 매우 우수한 금 접합을 얻기가 어렵다고 알려져 있다. 또한, GaN 계열의 발광 다이오드는 일반적으로 표면 발광 다이오드 형태로 제작되기 때문에 p-형 GaN 층의 오믹 접촉으로 사용되는 금속의 전기적 특성뿐만 아니라 발광 다이오드의 활성층에서 발광되어 나오는 빛에 대한 투과도 또한 우수하여야 발광 다이오드의 효율이 우수해진다. 본 연구에서는 p-형 GaN층의 접합 금속으로 Pt(80nm)과 Ni(5nm)/Au(7nm)를 사용하여 InGaN/GaN 다중양자우물 구조의 발광 다이오드를 제작하여 전기적 특성 및 발광효율을 측정하였다. 그리고, Pt(80nm)과 p-형 GaN와의 접합시 온도 변화에 따른 전기적 특성을 TLM 방법으로 조사하고, 가시광선 영역에서의 빛에 대한 투과도를 UV/VIS spectrometer, X-ray reflectivity, 그리고 Atomic Force Microscopy 등을 이용하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.143-144
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• 2011

최근 광전자 분야에서는 미래 에너지 자원에 대한 관심과 함께 GaN 기반 발광다이오드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 InGaN/GaN 양자 우물 구조는 푸른색, 녹색 발광다이오드 구현에 있어 우수한 물질적 특성을 가지고 있다고 알려져 있다. 하지만 우수한 물질적 특성에도 불구하고 고인듐 고품위 막질 성장의 어려움으로 인해 높은 효율의 녹색 발광다이오드 구현하는 것은 여전히 어려운 실정이다. 이를 극복하기 위한 대안 중에 하나인 선택 영역 박막성장법(Selective Area Growth)은 마스크 패터닝을 통해 열린 영역에서만 박막을 성장하는 방법으로써 인듐 함량을 향상 시킬 수 있는 방법으로 주목 받고 있다. 선택 영역 박막 성장법을 이용하여 GaN를 성장하기 위해 그림 1의 공정을 통하여 n-GaN층 위에 SiO2 마스크를 포토리소그라피와 Reactive Ion Etching (RIE)를 이용한 건식 식각 공정을 통해 형성한 후 Metal Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) 장비를 이용하여 선택적으로 에피를 성장하였다. 성장된 마이크로 피라미드 발광다이오드 구조는 n-GaN 피라미드 구조위에 양자우물 및 p-GaN을 성장함으로써 p-GaN/MQW/n-GaN 구조를 갖는다. 이렇게 생성된 피라미드 구조의 에피를 이용하여 발광다이오드를 제작한 후 그에 대한 전기적, 광학적 특성을 측정하였다. 2인치 웨이퍼의 중심을 원점 좌표인 (0,0)으로 설정하였을 때 2인치 웨이퍼에서 좌표에 해당하는 위치에서의 Photoluminescence (PL) 측정한 결과 일반적인 구조의 발광다이오드의 경우 첨두치가 441~451nm인데 반해 피라미드 구조의 발광다이오드의 경우 첨두치가 558nm~563nm 임을 알 수 있었다. 이를 통해 피라미드 구조 발광다이오드의 경우 일반적인 구조의 발광다이오드에 비해 인듐의 함유량을 증가시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 선택 영역 박막 성장법을 이용하여 마이크로 피라미드 InGaN/GaN 양자 우물 구조 구현과 광 전기적 특성에 대해 더 자세히 논의 하도록 하겠다.

• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.50 no.2
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• pp.91-97
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• 2013

Self-heating effects during operation of high current AlGaN/GaN power transistors degrade the current-voltage characteristics. In particular, this problem becomes serious when a low thermal conductivity Si substrate is used. In this work, AlGaN/GaN-on-Si devices were fabricated with various channel widths and Si substrate thicknesses in which the structure dependent self-heating effects were investigated by temperature dependent measurements as well as thermal simulation. Accordingly, a device structure that can effectively dissipate the heat was proposed in order to achieve the maximum current in a multi-channel, large area device. Employing via-holes and common electrodes with a 100 ${\mu}m$ Si substrate thickness improved the current level by 75% reducing the channel temperature by 68%.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.4
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• pp.149-153
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• 2019

HVPE is one of the GaN single crystal manufacturing methods which has been commercially widely used due to its high growth rate. HVPE method consists of a number of processes, in particular the nitridation of the substrate prior to GaN growth has a significant effect on the crystalline quality of the manufactured GaN single crystal. In this study, we investigated the effect of nitridation for crystalline quality of GaN when it was grown on the sapphire substrate. The whole growth conditions except for the nitridation process were the same, and the gas flow rate supplied to the sapphire substrate was variously changed during the nitridation. Here, we examined the effect of nitridation via the surface characterization of GaN single crystal grown by HVPE.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.5
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• pp.196-201
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• 2014

We investigated defects and surface polarity in AlN and GaN by using wet chemical etching. Therefore, the effectiveness and reliability of estimating the single crystals by defect selective etching in NaOH/KOH eutectic alloy have been successfully demonstrated. High-quality AlN and GaN single crystals were etched in molten NaOH/KOH eutectic alloy. The etching characteristics and surface morphologies were carried out by scanning electron microscope (SEM) and atomic force microscope (AFM). The etch rates of AlN and GaN surface were calculated by etching depth as a function of etching time. As a result, two-types of etch pits with different sizes were revealed on AlN and GaN surface, respectively. Etching produced hexagonal pits on the metal-face (Al, Ga) (0001) plane, while hexagonal hillocks formed on the N-face. On etching rate calibration, it was found that N-face had approximately 109 and 15 times higher etch rate than the metal-face of AlN and GaN, respectively. The size of etch pits increased with an increase of the etching time and they tend to merge together with a neighbouring etch pits. Also, the chemical mechanism of each etching process was discussed. It was found that hydroxide ion ($OH^-$) and the dangling bond of nitrogen play an important role in the selective etching of the metal-face and N-face.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.17 no.1
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• pp.1-5
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• 2007

The structural and morphological properties of planar, nonpolar (11-20) a-plane GaN layers grown by hydride vapor phase epitaxy on (1-102) r-plan sapphire substrates are characterized. We report on the effect of low temperature ($500/550/600/660^{\circ}C$) AIN buffer layers on the structural properties of HVPE grown a-GaN kayers. and for the comparison, low temperature GaN and InGaN buffer layers are also tried for the growth of a-plane GaN layers. The structural geometry of a-GaN layers is severely affected on the growth condition of low temperature buffer layers. The most planar a-GaN could be obtained with $GaCl_3$ pretreatment at the growth temperature of $820^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.42-42
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• 2010

Deep-trenched photonic crystals passing through InGaN/GaN quantum well structural layer have been fabricated on the surface of GaN-based light emitting diode(LED) using by electron beam nanolithography. The lattice constant and hole diameter of the photonic crystals are 230nm and 140nm, respectively. The structural and electro-optical properties have been investigated by scanning electron microscope(SEM) and power-current-voltage(L-I-V). Electroluminescence from GaN-based LED with deep-trenched photonic crystal shows the higher intensity than that without photonic crystal.