• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.42.2-42.2
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• 2010

Transparent conducting oxides (TCOs) are of significant importance for their applications in various devices, such as light-emitting diodes, thin-film solar cells, organic light-emitting diodes, liquid crystal displays, and so on. In order for TCOs to contribute to the performance improvement of these devices, TCOs should have high transmittance and good electrical properties simultaneously. Sn-doped $In_2O_3$ (ITO) is the most commonly used TCO. However, indium is toxic and scarce in nature. Thus, ZnO has attracted a lot of attention because of the possibility for replacing ITO. In particular, group III impurity-doped ZnO showed the optoelectronic properties comparable to those of ITO electrodes. Al-doped ZnO exhibited the best performance among various doped ZnO films because of the high substitutional doping efficiency. However, in order for the Al-doped ZnO to replace ITO in electronic devices, their electrical and optical properties should further significantly be improved. In this connection, different ways such as a variation of deposition conditions, different deposition techniques, and post-deposition annealing processes have been investigated so far. Among the deposition methods, RF magnetron sputtering has been extensively used because of the easiness in controlling deposition parameters and its fast deposition rate. In addition, when combined with post-deposition annealing in a reducing ambient, the optoelectronic properties of Al-doped ZnO films were found to be further improved. In this presentation, we deposited Al-doped ZnO (ZnO:$Al_2O_3$ = 98:2 wt%) thin films on the glass and sapphire substrates using RF magnetron sputtering as a function of substrate temperature. In addition, the ZnO samples were annealed in different conditions, e.g., rapid thermal annealing (RTA) at $900^{\circ}C$ in $N_2$ ambient for 1 min, tube-furnace annealing at $500^{\circ}C$ in $N_2:H_2$=9:1 gas flow for 1 hour, or RTA combined with tube-furnace annealing. It is found that the mobilities and carrier concentrations of the samples are dependent on growth temperature followed by one of three subsequent post-deposition annealing conditions.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권4호
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• pp.245-250
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• 2005

단결정 사파이어 (0001) 기판 위에 저가의 초산아연(Zinc Acetate Dehydrate; ZAH) 전구체를 이용하여 초음파 열분해법과 Ar 가스를 이용한 ZnO 박막을 성장시켰다. Thermogravimetry-Differential Scanning Calorimetry(TG-DSC) 초산아연의 열분해 과정을 조사하여 $380^{\circ}C$ 이상에서 ZnO로 분해되는 것을 확인하였다. $380-700^{\circ}C$에서 증착된 ZnO 박막은 모두 ZnO (002), (101) 결정면으로 부터의 회절피크를 보여주고 있었으며, $400^{\circ}C$ 박막의 경우 c-압축 스트레인 ${\Sigma}Z=0.2\%$, 압축 응력 $\sigma=-0.907\;GPa$이 작용하고 있음을 알 수 있었다. 전자 현미경을 이용한 미세 구조의 관찰을 통하여 $380-600^{\circ}C$에서는 초산아연과 ZnO 초미세 입자가 혼합된 aggregate 형태의 결정립을 형성하고 있었으며, nanoblade 형태의 미세구조를 보였다. 한편 $700^{\circ}C$에서 증착된 박막내의 결정립은 찌그러진 육방정계의 형태를 취하고 있으며, 10-25nm 정도의 부결정림 초미세 ZnO 입자로 이루어져 있음을 알 수 있었다. 초미세 입자의 형성을 임의 핵형성 기구(random nucleation mechanism)로 설명하였고, photoluminescence(PL) 측정을 통하여 광 특성을 조사하였다.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권3호
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• pp.135-139
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• 2018

본 연구에서는 HVPE 성장법을 이용하여 사파이어 기판 위에 알파 갈륨옥사이드를 성장시키며 VI/III 비의 변화에 따른 효과를 확인하였다. 성장된 알파 갈륨옥사이드의 표면은 평평하고 crack 없이 성장되었다. 성장된 갈륨옥사이드의 광학적 특성을 분석하기 위해 투과율을 측정하고 광학 밴드갭을 얻었다. 광학 밴드갭은 약 5.0 eV로 나타났고 VI/III 비가 증가함에 따라 비례하여 증가하는 결과를 보여주었다. 이론적 광학 밴드갭에 가장 근접한 VI/III 비가 23인 조건에서 성장된 알파 갈륨옥사이드의 결정성을 확인하기 위해 HR-XRD를 이용하여 FWHM을 측정하였고 이를 바탕으로 전위밀도를 계산하였을 때 나선형 전위밀도는 $1.5{\times}10^7cm^{-2}$, 칼날 전위 밀도는 $5.4{\times}10^9cm^{-2}$로 계산되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권1호
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• pp.5-10
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• 2012

일반적으로 mesa 구조의 발광다이오드 제작은 MOCVD법으로 수행되고 있다. 특히 개개의 발광다이오드 칩을 식각하고 분리하기 위해서 발광다이오드는 반응성이온식각(RIE)공정과 절단(scribing) 공정을 거치게 된다. 플라즈마를 이용한 건식식각공정인 RIE 공정은 결함, 전위, 표면의 댕글링 본드 형성과 같은 몇 가지 문제점을 유발하고, 이러한 이유로 인해 소자 특성을 저하시킨다. 선택영역성장법은 사파이어 기판 위에 고품질의 GaN 에피층을 성장시키는 방법으로써 주목받고 있다. 본 논문에서는 고품질의 막을 제작하고 공정을 간소화하기 위해서 선택영역성장법을 도입하였고, 기존의 발광다이오드 특성에 영향을 주지 않는 선택영역의 크기를 규정하고자 한다. 실험에 사용된 원형의 선택성장영역의 직경크기는 2500, 1000, 350, 200 ${\mu}m$이고, 선택성장 된 발광다이오드의 소자 특성을 얻고자 SEM, EL, I-V 측정을 시행하였다. 주된 발광파장의 위치는 직경크기 2500, 1000, 350, 200 ${\mu}m$에서 각각 485, 480, 450, 445 nm로 측정되었다. 직경 350, 200 ${\mu}m$에서는 불규칙한 표면과 기존 발광다이오드보다 높은 저항 값을 얻을 수 있었지만, 직경 2500, 1000 ${\mu}m$에서는 평탄한 표면과 앞서 말한 350, 200 ${\mu}m$의 특성보다 우수한 전류-전압 특성을 얻을 수 있었다. 이러한 결과들로 기존 발광다이오드의 특성에 영향을 주지 않는 적당한 선택성장 직경크기는 1000 ${\mu}m$ 이상임을 확인하였다.