• Current Applied Physics
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• 제18권12호
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• pp.1492-1495
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• 2018

This paper studies the influence of temperature on electrical resistivity in ${\alpha}-InAs$ thin films between 30 K-2K based on the analysis of Mott VRH model and ES VRH model. The effect of the interactions between electrons at lower temperature must be considered, therefore, ES VRH conduction will dominate mechanism, and the crossover from Mott to ES VRH conduction is observed about 7 K. Based on available experiment data and VRH conduction model, the parameters of VRH conduction are determined. And the calculated values of $T_C$ are consistent with the experimental results. In addition, $R_M/{\xi}$, ${\Delta}_M/kT$, $R_{ES}/{\xi}$ and ${\Delta}_{ES}/kT$ are satisfied with the validity of Mott and ES models. Furthermore, the temperature dependence of resistivity at low temperature obeys a universal scaling law, which well describes the overall temperature range of VRH conduction. However, the values of $T^{\prime}_M$ from the universal function are two order of magnitudes lower than $T_M$ deduced from fitting experiment.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.174-175
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• 2012

(In, Ga) N-based III-nitride semiconductor materials have been viewed as the most promising materials for the applications of blue and green light emitting devices such as light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes. Although the InGaN alloy can have wide range of visible wavelength by changing the In composition, it is very hard to grow high quality epilayers of In-rich InGaN because of the thermal instability as well as the large lattice and thermal mismatches. In order to avoid phase separation of InGaN, various kinds of structures of InGaN have been studied. If high-quality In-rich InGaN/GaN multiple quantum well (MQW) structures are available, it is expected to achieve highly efficient phosphor-free white LEDs. In this study, we proposed a novel InGaN double hetero-structure grown on GaN nano-pyramids to generate broad-band red-color emission with high quantum efficiency. In this work, we systematically studied the optical properties of the InGaN pyramid structures. The nano-sized hexagonal pyramid structures were grown on the n-type GaN template by metalorganic chemical vapor deposition. SiNx mask was formed on the n-type GaN template with uniformly patterned circle pattern by laser holography. GaN pyramid structures were selectively grown on the opening area of mask by lateral over-growth followed by growth of InGaN/GaN double hetero-structure. The bird's eye-view scanning electron microscope (SEM) image shows that uniform hexagonal pyramid structures are well arranged. We showed that the pyramid structures have high crystal quality and the thickness of InGaN is varied along the height of pyramids via transmission electron microscope. Because the InGaN/GaN double hetero-structure was grown on the nano-pyramid GaN and on the planar GaN, simultaneously, we investigated the comparative study of the optical properties. Photoluminescence (PL) spectra of nano-pyramid sample and planar sample measured at 10 K. Although the growth condition were exactly the same for two samples, the nano-pyramid sample have much lower energy emission centered at 615 nm, compared to 438 nm for planar sample. Moreover, nano-pyramid sample shows broad-band spectrum, which is originate from structural properties of nano-pyramid structure. To study thermal activation energy and potential fluctuation, we measured PL with changing temperature from 10 K to 300 K. We also measured PL with changing the excitation power from 48 ${\mu}W$ to 48 mW. We can discriminate the origin of the broad-band spectra from the defect-related yellow luminescence of GaN by carrying out PL excitation experiments. The nano-pyramid structure provided highly efficient broad-band red-color emission for the future applications of phosphor-free white LEDs.

• 한국광학회지
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• 제30권5호
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• pp.193-196
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• 2019

고출력 레이저 다이오드 광원의 안정적 구동을 위한 방열 관리는 필수적이며, 발열부인 활성층 근처의 열흐름에 있어 병목이 심하므로 그 부분의 열저항을 분석하고 설계에 적용하여 개선하는 것이 매우 중요하다. 띠형 발열구조를 갖는 레이저 다이오드 광원은 열전달층 두께에 따라 열저항이 지수함수적으로 급격하게 증가하다가 점점 선형적으로 포화되므로 열저항을 분석함에 있어서 오차가 큰 어려움이 있으며, 보다 정확한 열저항 모델링이 필요하여 수정된 두께의존성 모델함수를 제안하고 그 정확성을 검증하였다. 또한, 전산모사로 얻어낸 열저항의 변화경향성을 미분하여 열전달-단면적의 변화를 구하여 열병목 부위가 직관적으로 파악되게 하였고, 제안하는 모델함수의 열전달-단면적 결과와도 비교하여 분석모델의 예측 정확성을 부연 확인하였다. 고열전도 보조층을 활용하여 열저항이 개선된 구조에 대하여도 그 열전달-단면적 변화경향과 열저항 개선효과를 높은 정확도로 분석한 결과를 소개한다.

• 한국광학회지
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• 제27권1호
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• pp.1-17
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• 2016

최근 20 여년간의 괄목할만한 발전을 통해 단일 광섬유 레이저의 출력은 이미 kW 수준을 상회하고 있으며, 기존의 벌크 방식 레이저의 대체 기술로서 여전히 학계 및 산업계의 뜨거운 관심을 받고 있다. 본 논문은 이와 같은 광섬유 레이저의 괄목할만한 성장을 가능하게 한, 이터븀(Ytterbium) 혼입 이득 광섬유 사용 방식, 레이저 다이오드 펌프와 이중 클래딩 광섬유 구조를 통한 광학적 펌프 방식, 더 나아가서 양자결함을 최소화 하는 종렬 펌핑 방식 등 그 주요 요소 기술들을 개괄하고, 그 극한적 고출력화에 따른 발진 효율 및 특성 저하, 시스템 열화 및 불안정성 증대 등과 같은 고출력 광섬유 레이저 기술 자체가 직면하고 있는 다양한 기술적 문제점 및 그 완화 방안을 논의한다. 여기에서는 광섬유 레이저의 고출력화와 더불어 야기되는 다양한 형태의 광섬유내 비선형 현상, 광섬유 손상 및 모드 불안정 현상에 대한 논의를 포함한다. 이와 더불어, 전술한 다양한 출력 제한 현상을 극복함과 동시에 광섬유 레이저의 출력을 현격한 수준으로 더욱 증가시키기 위한 대체 방안으로 최근 주목을 많이 받고 있는 다중 빔 결합 기술에 대해 개괄적으로 논의한다. 특히, 분광형 다중 빔 결합 기술의 개념적 시스템 구성 요소 및 각 부문별 요구 기술에 대해 보다 심화된 논점을 둔다. 최종적으로 현 수준을 뛰어 넘는 광섬유 레이저의 출력 증대와 본 기술의 지속적 발전을 위한 앞으로의 발전 방향을 논의한다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.114-114
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• 2009

ZnO has received considerable attention due to its potential applicability to optoelectronic devices such as ultraviolet-light emitting diodes (UVLEDs) and laser diodes (LDs). As well known, however, polar ZnO with the growth direction along the c-axis has spontaneous and piezoelectric polarizations that will result in decreased quantum efficiency. Recently, nonpolar ZnO has been studied to avoid such a polarization effect. In order to realize applications of nonpoar ZnO-based films to LEDs, growth of high quality alloys for quantum well structures is one of the important tasks that should be solved. $Mg_xZn_{1-x}O$ and $Cd_xZn_{1-x}O$ is ones of most promising alloys for this application because the alloys of ZnO with MgO and CdO provide a wide range of band-gap engineering spanning from 2.4 to 7.8 eV. In this study, we investigated on $Mg_xZn_{1-x}O$ films grown with various Mg/Zn flux ratios The films were grown on R-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE). we investigated on $Mg_xZn_{1-x}O$ films grown with various Mg/Zn flux ratios. The films were grown on R-plane sapphire substrates by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE). With the relatively low Mg/Zn flux ratios, a typical striated anisotropic surface morphology which was generally observed from the nonpolar (11-20) ZnO film on r-plane sapphire substrates. By increasing the Mg/Zn flux ratio, however, additional islands were appeared on the surface and finally the surface morphology was entirely changed, which was generally observed for the (0001) polar ZnO films by losing the striated morphology. Investigations by X-ray $\Theta-2{\Theta}$ diffraction revealed that (0002) and (10-11) ZnO planes are appeared in $Mg_xZn_{1-x}O$ films by increasing the Mg/Zn flux ratio. Further detailed investigation by transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence (PL) will be discussed.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.23-23
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• 2009

GaN-based nitride semiconductors have attracted considerable attention in high-brightness light-emitting-diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) covering from green to ultraviolet spectral range. LED and LD heterostructures are usually grown on (0001)-$Al_2O_3$. The large lattice mismatch between $Al_2O_3$ substrates and the GaN layers leads to a high density of defects(dislocations and stacking faults). Moreover, Ga and N atoms are arranged along the polar [0001] crystallographic direction, which leads to spontaneous polarization. In addition, in the InGaN/GaN MQWs heterostructures, stress applied along the same axis can also give rise to piezoelectric polarization. The total polarization, which is the sum of spontaneous and piezoelectric polarizations, is aligned along the [0001] direction of the wurtzite heterostructures. The change in the total polarization across the heterolayers results in high interface charge densities and spatial separation of the electron and hole wave functions, redshifting the photoluminescence peak and decreasing the peak intensity. The effect of polarization charges in the GaN-based heterostructures can be eliminated by growing along the non-polar [$11\bar{2}0$] (a-axis) or [$1\bar{1}00$] (m-axis) orientation instead of thecommonly used polar [0001] (c-axis). For non-polar GaN growth on non-polar substrates, the GaN films have high density of planar defects (basal stacking fault BSFs, prismatic stacking fault PSFs), because the SFs are formed on the basal plane (c-plane) due to their low formation energy. A significant reduction in defect density was recently achieved by applying blocking layer such as SiN, AlN, and AlGaN in non-polar GaN. In this work, we were performed systematic studies of the defects in the nonpolar GaN by conventional and high-resolution transmission electron microscopy.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권5호
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• pp.456-461
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• 2010

We investigated the In-based ohmic contacts on Nitrogen-face (N-face) n-type GaN, as well as Ga-face n-type GaN, for InGaN-based vertical Light Emitting Diodes (LEDs). For this purpose, we fabricated Circular Transfer Length Method (CTLM) patterns on the N-face n-GaN that were prepared by using a laser-lift off method, as well as on the Ga-face n-GaN that were prepared by using a dry etching method. Then, In/transparent conducting oxide (TCO) and In/TiW schemes were deposited on the CTLM in order for low resistance ohmic contacts to form. The In/TCO scheme on the Ga-face n-GaN showed high specific contact resistance, while the minimum specific contact resistance was only 3${\times}$10$^{-2}$ $\Omega$-cm$^{2}$ after annealing at 300${^{\circ}C}$, which can be attributed to the high sheet resistance of the TCO layer. In contrast, the In/TiW scheme on the Ga-face n-GaN produced low specific contact resistance of 2.1${\times}$10$^{5}$ $\Omega$-cm$^{2}$ after annealing at 500${^{\circ}C}$ for 1 min. In addition, the In/TiW scheme on the N-face n-GaN also resulted in a low specific contact resistance of 2.2${\times}$10$^{-4}$ $\Omega$-cm$^{2}$ after annealing at 300${^{\circ}C}$. These results suggest that both the Ga-face n-GaN and N-face n-GaN.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권1호
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• pp.1-7
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• 2016

RE : YAG 단결정은 레이저 발진 소재로 다양한 성장 변수를 제어하면서 Czochralski법으로 성장된다. 성장과정 동안 고액계면의 온도구배 및 회전속도에 의해 발생하는 결함들은 결정의 광학적 특성 저하로 작용하기 때문에 결함 분석을 통한 결정 품질의 향상을 필요로 한다. 격자결함 밀도 분석(EPD)을 통하여 성장된 RE : YAG 단결정의 표면 결함 존재를 확인하였고, 이를 통해 투과전자현미경(TEM) 분석영역을 선택하였다. 선택한 영역의 시편은 트라이포드 연마 방법으로 제작하였고, 200 kV 투과전자현미경과 300 kV 전계 방사형 투과전자현미경(FE-TEM)을 사용하여 buckling, rod shaped, 내부응력에 의한 bend contours, 편석 등의 결함들을 관찰하였다.

• 한국광학회지
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• 제8권4호
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• pp.327-332
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• 1997

2단계 메사 식각 공정과 유기 금속 화학 증착방법으로 높은 비저항을 갖는 Fe-도핑된 반절연 InP층의 전류 차단층을 갖는 10 Gb/s 광통신용 초고속 1.55.mu.m 궤환형 반도체 레이저 다이오드를 제작하였다. 제작된 DFB-LD의 특성은 발진 임계전류~15 mA, slope efficiency ~0.13 mW/mA, 동 저항 ~6.0.OMEGA.이었고, 발진 파장은 1.546 .mu.m이며, 6 Ith까지의 전류에도 인접 모우드 억압비, SMSR>40dB 이상 (CW상태)으로써 안정된 단일 모우드 동작을 보였다. DFB-LD의 소신호 주파수 특성으로 27 mA의 작은 구동전류에서 이미 -3dB 대역폭이 10 GHz에 도달하였음을 보여주었고, 또한 최대 -3dB 대역폭으로 구동전류 90 mA에서 ~18 GHz까지 얻는 우수한 소신호 주파수 특성을 보여주었다. 10 Gb/s DFB-LD 모듈 전송시험에 있어서, 1.55.mu.m 파장의 레이저 다이오드 모듈로 일반 단일모우드 광섬유와 분산천이 광섬유에 대해서 전송시험한 결과 에러평탄면(error floor)없이 각각 10 km, 80 km를 전송할 수 있었다.

• 한국광학회지
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• 제7권4호
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• pp.419-427
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• 1996

광섬유전류센서에서 온도변화에 따른 감도변화를 제거하기 위한 연구를 하였다. 센서헤드로는 두개의 원형틀을 수직으로 결합하고 여기에 광섬유를 번갈아 감아서 사용하였다. 이 경우 수직한 원형틀은 광섬유의 고유편광축을 상호수직하게 하므로 감겨진 광섬유에 발생된 선형복굴절량을 상쇄하여 최소화할 수 있었다. 이렇게 제작된 전류센서는 온도에 대해 보다 안정된 성능을 보였다. 센서헤드부의 온도는 약 1시간 40분동안 20-45.deg.C의 느린 변화를 주었다. 이때의 전체적인 센서 오차는 .+-.1.2% 정도였고 500A에서 3시간동안 안정성 측정을 했을 경우 .+-.1%미만의 변화를 보였다. 센서의 헤드부 전후단의 광섬유에 의해서 신호의 요동이 생기는 것을 방지하기 위한 방법으로 센서헤드부에 편광기와 편광분할기를 놓고 리드부와 분리를 했다. 광원으로서는 두개의 레이저 다이오드를 편광이 수직이 되게 배열함으로써 무편광 광원으로서의 효과를 내었다. 신호처리는 각 채널별로 분리를 하여 기계적인 부분에 의한 광손실의 영향을 배제하였다.