• 한국광학회지
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• 제23권2호
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• pp.64-70
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• 2012

c-plane 사파이어 기판에서 성장된 1 $mm^2$ 대면적 InGaN/GaN 다중양자우물 청색 발광 다이오드의 스트레스 전후의 전기적, 광학적 특성 변화를 분석하였다. 스트레스 실험은 샘플 칩을 TO-CAN에 패키징하여 50 mA의 전류를 200시간 동안 인가하여 수행하였다. 스트레스 인가 전류는 다이오드의 순전압 특성을 이용한 접합온도(junction temperature) 측정 실험을 통하여 충분히 낮은 접합온도를 유지하는 값으로 선택하였다. 이렇게 선택한 50 mA의 전류 인가량에서 접합온도는 약 308 K였다. 308 K의 접합온도는 접촉저항(ohmic contact) 또는 GaN계 물질의 특성 변화에 영향을 주지 않는다고 가정하고 실험을 진행하였다. 스트레스 전후에 전류-전압, 광량-전류, 표면 광분포, 파장 스펙트럼 및 상대적 외부양자효율 특성을 측정 및 분석하였다. 측정결과, 스트레스 후 저전류 구간에서의 광량이 감소하고 상대적 외부양자효율이 감소하는 현상을 관찰하였다. 우리는 이러한 현상이 결함의 증가로 인한 비발광 재결합률 증가로부터 기인함을 이론적으로 검토하고 실험결과의 분석을 통하여 보였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제16권4호
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• pp.157-161
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• 2006

혼합소스 HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 방법을 이용하여 InGaN 층을 GaN 층이 성장된 사파이어 (0001) 기판 위에 성장하였다. InGaN 층을 성장하기 위해 금속 In에 Ga을 혼합하여 III족 소스로 이용하였으며 V족 소스로는 $NH_3$를 이용하였다. InGaN층은 금속 In에 Ga을 혼합한 소스와 HCl을 흘려 반응한 In-Ga 염화물이 다시 $NH_3$와 반응하도록 하여 성장하였다. XPS 측정을 통해 혼합소스 HVPE 방법으로 성장한 층이 InGaN 층임을 확인할 수 있었다. 선택 성장된 InGaN 층의 In 조성비는 PL과 CL을 통해서 분석하였다. 그 결과 In 조성비는 약 3%로 평가되었다. 또한, 4원 화합물인 InAlGaN 층을 성장하기 위해 In 금속에 Ga과 Al을 혼합하여 III족 소스로 사용하였다. 본 논문에서는 혼합소스 HVPE 방법에 의해 III족 소스물질로 금속 In에 Ga(Al)을 혼합한 소스를 이용하여 In(Al)GaN층을 성장할 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.11-11
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• 2008

ZnO has a very large exciton binding energy (60 meV) as well as thermal and chemical stability, which are expected to allow efficient excitonic emission, even at room temperature. ZnO based electronic devices have attracted increasing interest as the backplanes for applications in the next-generation displays, such as active-matrix liquid crystal displays (AMLCDs) and active-matrix organic light emitting diodes (AMOLEDs), and in solid state lighting systems as a substitution for GaN based light emitting diodes (LEDs). Most of these electronic devices employ the electrical behavior of n-type semiconducting active oxides due to the difficulty in obtaining a p-type film with long-term stability and high performance. p-type ZnO films can be produced by substituting group V elements (N, P, and As) for the O sites or group I elements (Li, Na, and K) for Zn sites. However, the achievement of p-type ZnO is a difficult task due to self-compensation induced from intrinsic donor defects, such as O vacancies (Vo) and Zn interstitials ($Zn_i$), or an unintentional extrinsic donor such as H. Phosphorus (P) doped ZnO thin films were grown on c-sapphire substrates by radio frequency magnetron sputtering with various Ar/ $O_2$ gas ratios. Control of the electrical types in the P-doped ZnO films was achieved by varying the gas ratio with out post-annealing. The P-doped ZnO films grown at a Ar/ $O_2$ ratio of 3/1 showed p-type conductivity with a hole concentration and hole mobility of $10^{-17}cm^{-3}$ and $2.5cm^2/V{\cdot}s$, respectively. X-ray diffraction showed that the ZnO (0002) peak shifted to lower angle due to the positioning of $p^{3-}$ ions with a smaller ionic radius in the $O^{2-}$ sites. This indicates that a p-type mechanism was due to the substitutional Po. The low-temperature photoluminescence of the p-type ZnO films showed p-type related neutral acceptor-bound exciton emission. The p-ZnO/n-Si heterojunction LEO showed typical rectification behavior, which confirmed the p-type characteristics of the ZnO films in the as-deposited status, despite the deep-level related electroluminescence emission.

• 전자공학회논문지D
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• 제36D권6호
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• pp.28-34
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• 1999

본 논문에서는 GaN 박막 위에 각각 알루미늄(Al)과 백금(Pt)을 증착하여 저항성 전극 및 투명한 schottky 전극을 형성한 평면형 자외선 수광소자를 제작하였다. 제작된 소자에 대해 전기적 특성과 광학적 특성을 조사하여 자외선 센서로서의 적합성을 검토하였다. 사파이어 기판위에 성장된 GaN 박막은 $7.8{\times}10^{16}cm^{-3}$의 도핑(doping)농도와 $138 cm^2/V{\cdot}s$의 이동도(mobility)를 가졌으며, 파장이 365 nm 이하인 빛만을 흡수하는 자외선 감지막 특성을 나타내었다. 5 V의 역방향 전압을 인가하였을 때 제조된 schottky형 자외선 센서는 325 nm의 자외선 파장에서 응답도가 2.84 A/W였고, $4{\times}10^4$의 큰 신호대 잡음비(SNR)의 $3.5{\times}10^9$W의 잡음등가전력(NEP)을 나타내었다. 따라서 이들 결과로부터 GuN를 이용한 schottky 다이오드가 가시광 차단 UV photodetector를 제조할 수 있음을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제25권2호
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• pp.45-50
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• 2015

본 논문에서는 Al 조성이 점진적으로 변화된 AlGaN 에피층을 HVPE (hydride vapor phase epitaxy) 방법에 의하여 성장하였다. 소스영역의 온도는 $950^{\circ}C$, 성장 영역의 온도는 $1145^{\circ}C$에서 연속적으로 (0001) 사파이어 기판위에 성장되었고, AlGaN 에피층은 시간당 100 nm의 성장률을 보였다. FE-SEM 측정과 EDS 측정으로부터 성장층의 Al 변화를 확인하였으며, AFM 측정결과 2인치 기판위에 성장된 graded AlGaN 에피층의 거칠기는 수십 nm였다. Al 조성의 변화는 XRD 측정에 의하여 확인하였으며, Al 조성 74 %의 (002) AlGaN의 주피크 관측과 함께 연속적으로 (002) AlN 층의 피크가 확인되었다. 이는 하나의 층에 사파이어 기판으로부터 Al 조성이 점진적으로 변화하는 에피층을 HVPE 방법으로 얻었음을 증명하며, 이 결과로부터 다양한 광소자 및 전자소자의 응용이 기대된다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제38권10호
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• pp.671-677
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• 2001

사파이어 기판 위에 성장된 GaN위에 RUO₂/GaN 쇼트키형 자외선 수광소자를 설계, 제작하였다. 자외선 빛의 흡수율을 높이기 위해, MOCVD 다층구조는 undoped GaN(0.5 ㎛)in￣-GaN(0.1 ㎛)/n＋-GaN(1.5 ㎛)로 성장하였다. 성장층은 3.8×10/sup 18/ cm￣³의 캐리어 농도와 283 ㎠/V· s의 이동도를 가진다. 500 ㎛내외의 직경을 가지는 메사구조를 형성하기 위해 ECR 식각한 후, n＋-GaN층위에 Al으로 저항성 접촉을 하였다. 저항성 및 쇼트키 접촉 사이에 Si₃/N₄ 박막으로 절연한 이후 undoped GaN 층위에 RuO₂ 쇼트키 접촉을 하였다. 제작된 쇼트키 다이오드는 1.15×10/sup -5/ ［Ω-㎠］의 접촉비저항을 가졌다. 제작된 다이오드는 역전압인 -5V에서 305pA의 낮은 누설전류를 확인하였는데, 이 값은 RuO₂ 쇼트키 금속증착에 의해 현저히 향상된 것이다. 광측정에서는 10/sup 5/의 자외선대가시광선 제거비와 365nm 파장에서 0.23A/W로 높은 응답도를 보인다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1093-1098
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• 2013

방탄소재로서 사파이어 재료가 대두되고 있지만 고속 충돌관련 동적거동 및 파괴특성에 관한 연구는 부족한 실정이다. 탄자와 취성세라믹재료간의 상호작용을 연구하기 위해서는 고화질의 초고속 연속영상이 필수적이다. 본 연구에서는 고속충돌 및 관통 현상을 순차적으로 촬영할 수 있는 장치를 개발하였다. 이 장치는 속도측정장치, 마이크로프로세서를 사용한 카메라 구동장치 그리고 다수의 CCD카메라로 이루어져있다. 선형배열센서를 사용한 속도측정장치는 직경 1-2 mm 탄자의 마하 3 속도를 측정할 수 있다. 발사된 탄자가 속도측정장치를 통과하면 속도와 시간이 측정되고 탄자가 비행하는 동안 카메라 구동장치가 정확한 충돌시간을 계산하여 다수의 카메라에 순차적으로 트리거 신호를 보내서 충돌 전후의 형상을 순차적으로 촬영한다. 정확한 충돌시간 예측을 못하면 고해상도의 사진촬영이 거의 불가능하다. 본 연구에서 개발된 정밀 촬영장치를 사용하여 고해상도의 영상을 확보할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.293-293
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• 2014

Over last decade InGaN alloy structures have become the one of the most promising materials among the numerous compound semiconductors for high efficiency light sources because of their direct band-gap and a wide spectral region (ultraviolet to infrared). The primary cause for the high quantum efficiency of the InGaN alloy in spite of high threading dislocation density caused by lattice misfit between GaN and sapphire substrate and severe built-in electric field of a few MV/cm due to the spontaneous and piezoelectric polarizations is generally known as the strong exciton localization trapped by lattice-parameter-scale In-N clusters in the random InGaN alloy. Nonetheless, violet-emitting (390 nm) conventional low-In-content InGaN/GaN multi-quantum wells (MQWs) show the degradation in internal quantum efficiency compared to blue-emitting (450 nm) MQWs owing higher In-content due to the less localization of carrier and the smaller band offset. We expected that an improvement of internal quantum efficiency in the violet region can be achieved by replacing the conventional low-In-content InGaN/GaN MQWs with ultra-thin, high-In-content (UTHI) InGaN/GaN MQWs because of better localization of carriers and smaller quantum-confined Stark effect (QCSE). We successfully obtain the UTHI InGaN/GaN MQWs grown via employing the GI technique by using the metal-organic chemical vapor deposition. In this work, 1 the optical and structural properties of the violet-light-emitting UTHI InGaN/GaN MQWs grown by employing the GI technique in comparison with conventional low-In-content InGaN/GaN MQWs were investigated. Stronger localization of carriers and smaller QCSE were observed in UTHI MQWs as a result of enlarged potential fluctuation and thinner QW thickness compared to those in conventional low-In-content MQWs. We hope that these strong carrier localization and reduced QCSE can turn the UTHI InGaN/GaN MQWs into an attractive candidate for high efficient violet emitter. Detailed structural and optical characteristics of UTHI InGaN/GaN MQWs compared to the conventional InGaN/GaN MQWs will be given.

• 한국표면공학회지
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• 제38권4호
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• pp.144-149
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• 2005

ZnO박막을 R.F. sputtering방법으로 R.F Power와 기판온도를 공정변수로 하여 Si(100)과 $Al_2O_3(0001)$ 기판에 증착하였다. 공정변수에 따른 박막의 미세구조와 잔류응력 및 광학적 특성 등을 평가하였다. 전반적으로 R.F. Power증가에 따른 박막의 미세구조와 잔류응력 및 광학적 특성 등을 평가하였다. 전반적으로 R.F. Power증가에 따른 박막의 미세구조는 결정립이 커지면서 더 거칠어지는 것으로 나타났다. 기판온도 $800^{\cric}C$에서 증착된 박막의 경우, Si기판에 증착한 것보다 $Al_2O_3$기판에 증착된 박막의 막질이 우수한 것으로 나타났다. 박막의 잔류 응류변화는 R.F. Power 보다는 기판온도에 더 의존하는 것으로 나타났다. 대부분의 시편의 잔류응력이 공정변수인 기판온도가 증가할수록 작아지는 것으로 측정되었다. ZnO박막의 열안정성을 평가하기위해 열싸이클링을 실시하였다. 열싸이클링 결과 $Al_2O_3$(0001)기판에 증착된 박막이 Si(100)기판에 증착된 것보다 열안정성이 우수한 것으로 나타났다. PL측정의 경우, $Al_2O_3$기판에 증착된 ZnO박막이 Si기판에 증착된 것보다 UV영역의 발광이 크고 가시광선영역의 발광이 작은것으로 나타났다. 이것은 박막안의 결함이 작아서 낮은 잔류응력을 갖고 있기 때문인 것으로 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.211-212
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• 2010

GaN 기반의 상부발광형 LED는 동작되는 동안 생기는 전기적 단락, 그리고 칩 위의 p-형 전극과 n-형 전극 사이에 생기는 누설전류 및 신뢰성 확보를 위하여 칩 표면에 passivation 층을 형성하게 된다. SiO2, Si3N4와 같은 passivation layers는 일반적으로 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)공정을 이용한다, 하지만 이는 공정 특성상 plasma로 인한 damage가 유발되기 때문에 표면 누설 전류가 증가 한다. 이로 인해 forward voltage와 reverse leakage current의 특성이 저하된다. 본 실험에서는 원자층 단위의 박막 증착으로 인해 PECVD보다 단차 피복성이 매우 우수한 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)공정을 이용하여 Al2O3 passivation layer를 증착한 후, 표면 누설전류와 빛의 출력 특성에 대해서 조사해 보았다. PSS (patterned sapphire substrate) 위에 성장된 LED 에피구조를 사용하였고, TCP(Trancformer Copled Plasma)장비를 사용하여 에칭 공정을 진행하였다. 이때 투명전극을 증착하기 위해 e-beam evaporator를 사용하여 Ni/Au를 각각 $50\;{\AA}$씩 증착한 후 오믹 특성을 향상시키기 위하여 $500^{\circ}C$에서 열처리를 해주었다. 그리고 Ti/Au($300/4000{\AA}$) 메탈을 사용하여 p-전극과 n-전극을 형성하였다. Passivation을 하지 않은 경우에는 reverse leakage current가 -5V 에서 $-1.9{\times}10-8$ A 로 측정되었고, SiO2와 Si3N4을 passivation으로 이용한 경우에는 각각 $8.7{\times}10-9$과 $-2.2{\times}10-9$로 측정되었다. Fig. 1 에서 보면 알 수 있듯이 5 nm의 Al2O3 film을 passivation layer로 이용할 경우 passivation을 하지 않은 경우를 제외한 다른 passivation 경우보다 reverse leakage current가 약 2 order ($-3.46{\times}10-11$ A) 정도 낮게 측정되었다. 그 이유는 CVD 공정보다 짧은 ALD의 공정시간과 더 낮은 RF Power로 인해 plasma damage를 덜 입게 되어 나타난 것으로 생각된다. Fig. 2 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 forward voltage가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 0.07 V와 0.25 V씩 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 또한 Fig. 3 에서는 Al2O3로 passivation을 한 소자의 output power가 SiO2와 Si3N4로 passivation을 한 소자보다 각각 2.7%와 24.6%씩 증가한 것을 볼 수 있다. Output power가 증가된 원인으로는 향상된 forward voltage 및 reverse에서의 leakage 특성과 공기보다 높은 Al2O3의 굴절률이 광출력 효율을 증가시켰기 때문인 것으로 판단된다.