• Korean Journal of Materials Research
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• v.17 no.9
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• pp.489-492
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• 2007

Temperature and injection current dependence of elctroluminescence(EL) spectral intensity of the $In_{0.27}Ga_{0.73}N/GaN$ multi-quantum-well(MQW) have been studied over a wide temperature and as a function of injection current level. EL peaks also show significant broadening into higher photon energy region with the increase of injection current. This is explained by the band-filling effect. When temperature is slightly increased to 300 from 15 K, the EL emission peak showed red-blue-red shift. It can be explained by the carrier localization by potential fluctuation of multiple quantum well and band-gap shrinkage as temperature increase. It is found that a temperature-dependent variation pattern of the EL efficiency under very low and high injection currents show a drastic difference. This unique EL efficiency variation pattern with temperature and current is explained field effects due to the driving forward bias in presence of internal(piezo and spontaneous polarization) fields.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 1997.11a
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• pp.468-472
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• 1997

The effect of the surface state on the quantum efficiency of underlying GaAs/AlGaAs multi-quantum well(MQW) structures consisting of three GaAs quantum wells with different thickness, is studied by low temperature photoluminescence(PL). The structure was grown by molecular beam epitaxy(MBE) on (100) GaAs substrate. The thickness of three GaAs quantum wells was 3, 6 and 9 nm, respectively. The MQWs were placed apart from 50 nm AlGaAs edge-barriers including two inner-barriers with 15 nm in thickness. The samples used in this study were prepared with different growth temperatures. Particularly, the hydrogen passivation effect to the 9 nm quantum well located at near surface appeared much stronger than any others. Transition energy and optical gain related to the hydrogen passivation effects on the multi-quantum well structure was calculated by transfer matrix method.

• Journal of Advanced Navigation Technology
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• v.8 no.2
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• pp.91-97
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• 2004

This paper presents the development of InGaAsP multiple quantum well asymmetric Fabry-Perot modulators(AFPM), which have a vertical structure and high performance and describes measurements of devices operating at 10GHz for next generation broadband wireless communication applications such as picocell systems. Advantages of the AFPM include low drive voltage, which is less than -2V, and -3dB coupling loss, good flatness of the frequency response and simple fiber alignment. A simple link demonstration has been introduced, resulting in 92dB/Hz spurious free dynamic range and 40dB inter-modulation distortion. This modulator could be use for broadband radio over fiber systems such as picocell and multiple RF links.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.414-414
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• 2013

InGaAlAs/InP은 $1.3{\sim}1.55{\mu}m$ 레이저 다이오드 응용을 위한 InGaAsP/InP를 대체하기 위한 물질로 많은 관심을 받아왔다. 디지털 합금 InGaAlAs 다중양자우물(multiple quantum wells: MQWs) 시료는 MBE (molecular beam epitaxy) 장비를 이용하여 n-InP 기판 위에 성장하였다. 양자우물과 장벽은 각각 (InGaAs)0.8(InAlAs)0.2와 (InGaAs)0.4(InAlAs)0.6 SPSs (short-period superlattices)로 $510^{\circ}C$에서 성장하였다. 발광특성을 향상시키기 위하여 질소분위기에서 $700^{\circ}C$ $750^{\circ}C$ 또는 $800^{\circ}C$에서 30초간 열처리(rapid thermal annealing: RTA)하였다. RTA 온도에 따른 디지털 합금 InGaAlAs MQWs의 발광특성을 분석하기 위해 PL (photoluminescence)과 TRPL(time-resolved PL)을 이용하였다. RTA 온도에 따른 InGaAlAs MQWs 시료의 발광 메카니즘 및 운반자 동력학을 연구하기 위하여 발광파장 및 온도에 따른 TRPL을 측정하였다. 저온(10 K)에서 PL 피크는 RTA 온도를 $700^{\circ}C$에서 $750^{\circ}C$로 증가하였을 때 1,242 nm에서 1,245 nm로 장파장 영역으로 이동하였다가 $800^{\circ}C$에서 열처리하였을 때 단파장 영역으로 이동하여 1,239 nm에서 나타났다. 또한 PL 세기는 RTA 온도를 증가함에 따라 증가함을 보이다가 RTA 온도를 $800^{\circ}C$로 증가하였을 때 PL 세기는 감소하였다. 발광소자 개발을 위한 InAlGaAs MQWs 시료의 최적의 열처리 조건을 이러한 PL과 TRPL 결과로부터 결정할 수 있다.

• JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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• v.5 no.2
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• pp.131-135
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• 2005

The effect of different surface passivation films on blue or green (465-505 nm) InGaN/GaN multi-quantum well light-emitting diodes (LEDs) die were examined. $SiO_2$ or $SiN_x$ deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition, or $Sc_2O_3$ or MgO deposited by rf plasma enhanced molecular beam epitaxy all show excellent passivation qualities. The forward current-voltage (I-V) characteristics were all independent of the passivation film used, even though the MBE-deposited films have lower interface state densities ($3-5{\times}10^{12}\;eV^{-1}\;cm^{-2}$) compared to the PECVD films (${\sim}10^{12}\;eV^{-1}\;cm^{-2}$), The reverse I-V characteristics showed more variation, hut there was no systematic difference for any of the passivation films, The results suggest that simple PECVD processes are effective for providing robust surface protection for InGaN/GaN LEDs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.91-91
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• 1999

광소자 기술은 정보 전달 및 저장 기술의 지속적인 증가 요구에 따라 발전을 거듭하여 왔다. 특히 광통신 및 저장 기술에서 광원으로 사용되는 레이저 다이오드는 안정되면서 쉽게 제작할 수 있어야 한다. 이온 주입 방법은 반도체 공정에서 광범위하게 사용되는 공정이며 이미 소자측면에서 안정성이 확보되었다고 볼 수 있으나 대부분 메모리 등의 실리콘 반도체에서 이용되어 왔다. 최근에는 화합물 반도체 분야에서도 적용하는 예가 증가되고 있으나 광원으로 사용되는 레이저 다이오드의 경우는 우수한 품질의 반도체 층이 요구되며 따라서 damage가 큰 이온 주입 방법을 이용한 연구는 아직 많이 이루어져 있지 않다. 본 연구에서는 레이저 다이오드 구조의 성장측에 국부적으로 Fe 이온을 주입하여 도파로를 형성하여 광을 구속하여 도파시키는 동시에 전기적으로도 도파로 부분으로만 다이오드가 형성되도록 하고자 한다. 먼저 p층의 전기적 절연에 필요한 조건을 확보하기 위하여 CBE를 사용하여 Fe가 doping 된 SI-InP wafer 위에 p-InP (Be:5x1017 cm-3)층을 1.2$mu extrm{m}$ 성장한 후 ohmic 층으로 p-InGaAs (Be:1x1019 cm-3)을 0.1$\mu\textrm{m}$ 성장한 시료에 고에너지 이온 주입 장치를 사용하여 Fe 이온을 1MeV, 1.6meV의 에너지에 각각 1x1014cm-2, 2x1014cm-2 의 dose로 전면에 implant 하였다. 이 시료를 tube furnace에서 500, 600, $700^{\circ}C$각각 10분씩 annealing 한 후 재성장을 확인하기 위하여 DCXRD을 측정하였다. 그림 1은 DCXRD rocking curve로 annealing 하기 전 후의 In rich에서 side peak의 감소를 확인 할 수 있었는데 이는 damage가 어느 정도 복구되었음을 의미한다. 또한 절연 특성을 확인하기 위하여 ohmic metal을 증착하여 Hall 효과를 측정하였다. 그림 2에 보이는 것과 같이 annealing 온도가 증가함에 따라 면저항이 크게 증가함을 볼 수 있으며 이온 주입하기 전의 시료에 비해 104 이상의 저항을 갖을 수 있다. 향후 이러한 결과를 바탕으로 1.55$\mu\textrm{m}$ LD 구조에서 발진 특성을 관찰할 계획이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.146-146
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• 2011

The blue light emitting diode (LED) structure based on non-polar a-plane (11-20) GaN which was coated TiO2 nanoparticles using spin coating method was grown on r-plane (1-102) sapphire substrates to improve light extraction efficiency. We report on the emission and structural properties with temperature dependence of photoluminescence (PL) and x-ray rocking curves (XRC). From PL results at 13 K of undoped GaN samples, basal plane stacking fault (BSF) and near band edge (NBE) emission peak were observed at 3.434 eV and 3.484 eV, respectively. We also found the temperature-induced band-gap shrinkage, which was fitted well with empirical Varshini's equation. The PL intensity of TiO2 nanoparticles ?coated multiple quantum well (MQW) sample is decayed slower than that of no coating sample with increasing temperature. The anisotrophic strain and azimuth angle dependence in the films were shown from XRC results. The full width at half maximum (FWHM) along the GaN [11-20] and [1-100] directions were 564.9 arcsec and 490.8 arcsec, respectively. A small deviation of FWHM values at in-plane direction is attributed to uniform in-plane strain.

• 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.

• 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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.124-124
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• 2010

Much interest has been focused on InGaN-based materials and their quantum structures due to their optoelectronics applications such as light emitting diode (LED) and photovoltaic devices, because of its high thermal conductivity, high optical efficiency, and direct wide band gap, in spite of their high density of threading dislocations. Build-in internal field-induced quantum-confined Stark effect in InGaN/GaN quantum well LED structures results in a spatial separation of electrons and holes, which leads to a reduction of radiative recombination rate. Therefore, many growth techniques have been developed by utilizing lateral over-growth mode or by inserting additional layers such as patterned layer and superlattices for reducing threading dislocations and internal fields. In this work, we investigated various characteristics of InGaN multiple quantum wells (MQWs) LED structures grown on selectively wet-etched porous (SWEP) GaN template layer and compared with those grown on non-porous GaN template layer over c-plane sapphire substrates. From the surface morphology measured by atomic force microscope, high resolution X-ray diffraction analysis, low temperature photoluminescence (PL) and PL excitation measurements, good structural and optical properties were observed on both LED structures. However, InGaN MQWs LED structures grown on SWEP GaN template layer show relatively low In composition, thin well width, and blue shift of PL spectra on MQW emission. These results were explained by rough surface of template layer, reduction of residual compressive stress, and less piezoelectric field on MQWs by utilizing SWEP GaN template layer. Better electrical properties were also observed for InGaN MQWs on SWEP GaN template layer, specially at reverse operating condition for I-V measurements.