• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.121-121
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• 2010

ZnO is a promising material for the application of high efficiency light emitting diodes with short wavelength region for its large bandgap energy of 3.37 eV which is similar to GaN (3.39 eV) at room temperature. The large exciton binding energy of 60 meV in ZnO provide provides higher efficiency of emission for optoelectronic device applications. Several ZnO/ZnMgO multiple quantum well (MQW) structures have been grown on various substrates such as sapphire, GaN, Si, and so on. However, the achievement of high quality ZnO/ZnMgO MQW structures has been somehow limited by the use of lattice-mismatched substrates. Therefore, we propose the optical properties of ZnO/ZnMgO multiple quantum well (MQW) structures with different well widths grown on lattice-matched ZnO substrates by molecular beam epitaxy. Photoluminescence (PL) spectra show MQW emissions at 3.387 and 3.369 eV for the ZnO/ZnMgO MQW samples with well widths of 2 and 5 nm, respectively, due to the quantum confinement effect. Time-resolved PL results show an efficient photo-generated carrier transfer from the barrier to the MQWs, which leads to an increased intensity ratio of the well to barrier emissions for the ZnO/ZnMgO MQW sample with the wider width. From the power-dependent PL spectra, we observed no PL peak shift of MQW emission in both samples, indicating a negligible built-in electric field effect in the ZnO/$Zn_{0.9}Mg_{0.1}O$ MQWs grown on lattice-matched ZnO substrates.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.25 no.1
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• pp.1-8
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• 2015

This study suggested comprehensive structural characterization methods for the commercial blue light emitting diodes(LEDs). By using the Z-contrast intensity profile of Cs-corrected high-angle annular dark field scanning transmission electron microscope(HAADF-STEM) images from a commercial lateral GaN-based blue light emitting diode, we obtained important structural information on the epilayer structure of the LED, which would have been difficult to obtain by conventional analysis. This method was simple but very powerful to obtain structural and chemical information on epi-structures in a nanometer-scale resolution. One of the examples was that we could determine whether the barrier in the multi-quantum well(MQW) was GaN or InGaN. Plan-view TEM observations were performed from the commercial blue LED to characterize the threading dislocations(TDs) and the related V-pit defects. Each TD observed in the region with the total LED epilayer structure including the MQW showed V-pit defects for almost of TDs independent of the TD types: edge-, screw-, mixed TDs. The total TD density from the region with the total LED epilayer structure including the MQW was about $3.6{\times}10^8cm^{-2}$ with a relative ratio of Edge- : Screw- :Mixed-TD portion as 80%: 7%: 13%. However, in the mesa-etched region without the MQW total TD density was about $2.5{\times}10^8cm^{-2}$ with a relative ratio of Edge- : Screw- :Mixed-TD portion of 86%: 5%: 9 %. The higher TD density in the total LED epilayer structure implied new generation of TDs mostly from the MQW region.

• Applied Microscopy
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• v.41 no.2
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• pp.89-98
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• 2011

Atom Probe Tomography (APT) can provide 3-dimensional information such as position and chemical composition with atomic resolution. Despite the ability of this technique, APT could not be applied for poor conductive materials such as semiconductor. Recently APT has dramatically developed by applying the laser pulsing and combining with Focused Ion Beam (FIB). The invention and combination of these techniques make possible site-specific sample preparation and permit the investigation of various materials including insulators. In this paper, we introduced the recently achieved state of the art applications of APT focusing on Si based FET devices, LED devices, low dimensional materials.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.463-463
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 Epi wafer공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 제거를 위하여 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만들고 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 코일에 교류전류를 흘려주면 이 코일 안 또는 근처에 있는 도전체에 와전류가 유도되어 가열되는 유도가열 방식은 가열 효율이 높아 경제적이고, 온도에 대한 신속한 응답성으로 인하여 열 손실을 줄일 수 있으며, 출력 온도 제어의 용이성 및 배출 가스 등의 오염 없다는 장점이 있다. 본 연구에서는 유도가열방식의 induction heater를 이용하여 회전에 의한 기판의 온도 균일도 측정을 하였다. 기초 실험으로 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가하였다. 그 결과 gap이 3 mm일 때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$ 에서 불균일도 6.5 %를 얻었으며 이를 바탕으로 induction heater와 graphite susceptor의 간격이 3 mm일 때, 회전에 의한 온도 균일도를 측정을 하였다. 가열원은 induction heater (viewtong, VT-180C2)를 사용하였고, 가열된 graphite 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라(Fluke, Ti-10)을 이용하여 온도를 측정하였다. 기판을 회전하면서 표면 온도의 평균과 표준 편차를 측정한 결과 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$ 에서 가장 좋은 5.5 %의 불균일도를 확인할 수 있었고, 이를 상용화 전산 유체 역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 분석 하였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.22 no.1
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• pp.5-10
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• 2012

In general, the fabrications of the LEDs with mesa structure are performed grown by MOCVD method. In order to etch and separate each chips, the LEDs are passed the RIE and scribing processes. The RIE process using plasma dry etching occur some problems such as defects, dislocations and the formation of dangling bond in surface result in decline of device characteristic. The SAG method has attracted considerable interest for the growth of high quality GaN epi layer on the sapphire substrate. In this paper, the SAG method was introduced for simplification and fabrication of the high quality epi layer. And we report that the size of selective area do not affect the characteristics of original LED. The diameter of SAG circle patterns were choose as 2500, 1000, 350, and 200 ${\mu}m$. The SAG-LEDs were measured to obtain the device characteristics using by SEM, EL and I-V. The main emission peaks of 2500, 1000, 350, and 200 ${\mu}m$ were 485, 480, 450, and 445 nm respectively. The chips of 350, 200 ${\mu}m$ diameter were observed non-uniform surface and resistance was higher than original LED, however, the chips of 2500, 1000 ${\mu}m$ diameter had uniform surface and current-voltage characteristics were better than small sizes. Therefore, we suggest that the suitable diameter which do not affect the characteristic of original LED is more than 1000 ${\mu}m$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.115-115
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• 2010

고휘도 고효율 백색 LED (lighting emitting diode)가 차세대 조명광원으로 급부상하고 있다. 백색 LED를 생산하기 위한 공정에서 MOCVD (유기금속화학증착)장비를 이용한 에피웨이퍼공정은 에피층과 기판의 격자상수 차이와 열팽창계수차이로 인하여 생성되는 에피결함의 문제로 기판과 GaN 박막층 사이에 완충작용을 해줄 수 있는 버퍼층 (Buffer layer)을 만든다. 그 위에 InGaN/GaN MQW (Multi Quantum Well)공정을 하여 고휘도 고효율 백색 LED를 구현 할 수 있다. 이 공정에서 기판의 온도가 불균일해지면 wafer 파장 균일도가 나빠지므로 백색 LED의 yield가 떨어진다. 균일한 기판 온도를 갖기 위한 조건으로 기판과 induction heater의 간격, 가스의 흐름, 기판의 회전, 유도가열코일의 디자인 등이 장비의 설계 요소이다. 본 연구에서는 유도가열방식의 유도가열히터를 이용하여 기판과 히터의 간격에 차이에 따른 기판 균일도 측정했고, 회전에 의한 기판의 온도분포와 자기장분포의 실험적 결과를 상용화 유체역학 코드인 CFD-ACE+의 모델링 결과와 비교 했다. 또한 가스의 inlet위치에 따른 기판의 온도 균일도를 측정하였다. 본 연구에서 사용된 가열원은 유도가열히터 (Viewtong, VT-180C2)를 사용했고, 가열된 흑연판 표면의 온도를 2차원적으로 평가하기 위하여 적외선 열화상 카메라 (Fluke, Ti-10)를 이용하여 온도를 측정했다. 와전류에 의한 흑연판의 가열 현상을 누출 전계의 분포로 확인하기 위하여 Tektronix사의 A6302 probe와 TM502A amplifier를 사용했다. 흑연판 위에 1 cm2 간격으로 211곳에서 유도 전류를 측정했다. 유도전류는 벡터양이므로 $E{\theta}$를 측정했으며, 이때의 측정 방향은 흑연판의 원주방향이다. 또한 자기장에 의한 유도전류의 분포를 확인하기 위하여 KANETEC사의 TM-501을 이용하여 흑연판 중심으로부터 10 mm 간격으로 자기장을 측정 했다. 저항 가열 히터를 통하여 대류에 의한 온도 균일도를 평가한 결과 gap이 3 mm일때, 평균 온도 $166.5^{\circ}C$에서 불균일도 6.5%를 얻었으며, 회전에 의한 온도 균일도 측정 결과는 2.5 RPM일 때 평균온도 $163^{\circ}C$에서 5.5%의 불균일도를 확인했다. 또한 CFD-ACE+를 이용한 모델링 결과 자기장의 분포는 중심이 높은 분포를 나타냄을 확인했고, 기판의 온도분포는 중심으로부터 55 mm되는 곳에서 300 W/m3로 가장 높은 분포를 나타냈다. 가스 inlet 위치를 흑연판 중심으로 수직, 수평 방향으로 흘려주었을 때의 불균일도는 각각 10.5%, 8.0%로 수평 방향으로 가스를 흘려주었을 때 2.5% 온도 균일도 향상을 확인했다.

• Journal of Surface Science and Engineering
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• v.43 no.6
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• pp.304-308
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• 2010

Deposition temperature uniformity of GaN based MQW (multiple quantum well) layers is an important key which affects the wavelength uniformity of white LEDs. Temperature uniformity was assessed by infrared images for both cases of a static and a rotating susceptor. Rotating the susceptor at 2.5 rpm over the induction heater gave 4.3% of temperature non-uniformity. Temperature distribution of the graphite susceptor over the induction heater was numerically modelled and agreed with experimental results.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.12 no.4
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• pp.312-319
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• 2001

We proposed a B-RWG LD (Buried-ridge waveguide laser diode) having more merits than a conventional RWG-LD. It's ridge width is controlled easily, it has the advantage of being more planar than the RWG-LD and it is possible to control refractive index with growth layer thickness. Before fabricating the device, we designed the optimal device for single mode, high efficiency and high power operation. From theoretical analysis, we have to control the $d_2, d_3$ layer thicknesses for lateral effective index difference, $\Delta_{nL}$ to be higher than critical value, and simultaneously consider the ridge width for single mode and low threshold current operation. As a result, it is possible to make a single mode LD having the ridge width of $6~9{\mu}m$ if the lateral effective index difference was controlled properly. perly.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.13 no.2
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• pp.146-150
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• 2002

1.55${\mu}{\textrm}{m}$ PnpN optical thyristor as a smart optical switch has potential applications in advanced optical communication systems. PnpP optical thyristors operating at 1.55${\mu}{\textrm}{m}$ are proposed and fabricated for the first time. In the optical thyristors, we employ InGaAs/InP multiple quantum well (MQW) for the active n- and p-layers. The thyristors show sufficiently nonlinear s-shape I-V characteristics and spontaneous emission. In the OFF-state, the device has a high-impedance up to switching voltage of 4.03(V). On the other hand, it has low-impedance and emits spontaneous light as a light-emitting diode in the ON-state voltage of 1.77(V), and switching voltage is changed under several light input conditions. It can be used as a header processor in optical asynchronous transfer mode (ATM), as a hard limiter in optical code division multiple access (CDMA) and as a wavelength converter in optical WDM systems.