Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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2010.06a
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pp.31-31
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2010
The growth of the high-quality GaN epilayers is of significant technological importance because of their commercializedoptoelectronic applications as high-brightness light-emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs) in the visible and ultraviolet spectral range. The GaN-based heterostructural epilayers have the polar c-axis of the hexagonal structure perpendicular to the interfaces of the active layers. The Ga and N atoms in the c-GaN are alternatively stacked along the polar [0001] crystallographic direction, which leads to spontaneous polarization. In addition, in the InGaN/GaN MQWs, the stress applied along the same axis contributes topiezoelectric polarization, and thus the total polarization is determined as the sum of spontaneous and piezoelectric polarizations. The total polarization in the c-GaN heterolayers, which can generate internal fields and spatial separation of the electron and hole wave functions and consequently a decrease of efficiency and peak shift. One of the possible solutions to eliminate these undesirable effects is to grow GaN-based epilayers in nonpolar orientations. The polarization effects in the GaN are eliminated by growing the films along the nonpolar [$11\bar{2}0$] ($\alpha$-GaN) or [$1\bar{1}00$] (m-GaN) orientation. Although the use of the nonpolar epilayers in wurtzite structure clearly removes the polarization matters, however, it induces another problem related to the formation of a high density of planar defects. The large lattice mismatch between sapphiresubstrates and GaN layers leads to a high density of defects (dislocations and stacking faults). The dominant defects observed in the GaN epilayers with wurtzite structure are one-dimensional (1D) dislocations and two-dimensional (2D) stacking faults. In particular, the 1D threading dislocations in the c-GaN are generated from the film/substrate interface due to their large lattice and thermal coefficient mismatch. However, because the c-GaN epilayers were grown along the normal direction to the basal slip planes, the generation of basal stacking faults (BSFs) is localized on the c-plane and the generated BSFs did not propagate into the surface during the growth. Thus, the primary defects in the c-GaN epilayers are 1D threading dislocations. Occasionally, the particular planar defects such as prismatic stacking faults (PSFs) and inversion domain boundaries are observed. However, since the basal slip planes in the $\alpha$-GaN are parallel to the growth direction unlike c-GaN, the BSFs with lower formation energy can be easily formed along the growth direction, where the BSFs propagate straightly into the surface. Consequently, the lattice mismatch between film and substrate in $\alpha$-GaN epilayers is mainly relaxed through the formation of BSFs. These 2D planar defects are placed along only one direction in the cross-sectional view. Thus, the nonpolar $\alpha$-GaN films have different atomic arrangements along the two orthogonal directions ($[0001]_{GaN}$ and $[\bar{1}100]_{GaN}$ axes) on the $\alpha$-plane, which are expected to induce anisotropic biaxial strain. In this study, the anisotropic strain relaxation behaviors in the nonpolar $\alpha$-GaN epilayers grown on ($1\bar{1}02$) r-plane sapphire substrates by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVO) were investigated, and the formation mechanism of the abnormal zigzag shape PSFs was discussed using high-resolution transmission electron microscope (HRTEM).
Kim, So-Ra;Kim, Eun-Sook;Nam, Youngwoo;Choi, Won Il;Kim, Cheol-Min
Korean Journal of Remote Sensing
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v.31
no.5
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pp.385-394
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2015
Pine wilt disease has greatly damaged pine forests not only in East Asia including South Korea and China, but also in European region. The damage caused by pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus) is expressed in bundles within stands and rapidly spreading, however, present field survey methods have limitations to detecting damaged trees at regional level. This study extracted the damaged trees by pine wilt disease using time series hyperspectral aerial photographs, and analyzed their distribution characteristics. Hyperspectral aerial photographs of 1 meter spatial resolution were obtained in June, September, and October. Damaged trees by pine wilt disease were extracted using Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Vegetation Index green (VIgreen) of the September photograph. Among extracted damaged trees, dead trees with leaves and without leaves were classified, and the spectral reflectance values from the photographs obtained in June, September, and October were compared to extract new outbreaks in September and October. Based on the time series dispersion of extracted damaged trees, nearest neighbor analysis was conducted to analyze distribution characteristics of the damaged trees within the region where hyperspectral aerial photographs were acquired. As a result, 2,262 damaged trees were extracted in the study area, and 604 dead trees (dead trees in last year) with leaves in relation to the damaged time and 300 and 101 newly damaged trees in September and October were classified. The result of nearest neighbor analysis using the data shows that aggregated distribution was the dominant pattern both previous and current year in the study area. Also, 80% of the damaged trees in current year were found within 60 m of dead trees in previous year.
Metabolomics aims at the comprehensive, qualitative and quantitative analysis of wide arrays of endogenous metabolites in biological samples. It has shown particular promise in the area of toxicology and drug development, functional genomics, system biology and clinical diagnosis. In this study, analytical technique of MS instrument with high resolution mass measurement, such as time-of-flight (TOF) was validated for the purpose of investigation of amino acids, sugars and fatty acids. Rat urine and serum samples were extracted by selected each solvent (50% acetonitrile, 100% acetonitrile, acetone, methanol, water, ether) extraction method. We determined the optimized liquid chromatography/time-of-flight mass spectrometry (LC/TOFMS) system and selected appropriated columns, mobile phases, fragment energy and collision energy, which could search 17 metabolites. The spectral data collected from LC/TOFMS were tested by ANOVA. Obtained with the use of LC/TOFMS technique, our results indicated that (1) MS and MS/MS parameters were optimized and most abundant product ion of each metabolite were selected to be monitorized; (2) with design of experiment analysis, methanol yielded the optimal extraction efficiency. Therefore, the results of this study are expected to be useful in the endogenous metabolite fields according to validated SOP for endogenous amino acids, sugars and fatty acids.
Observation of hydrometeors' behavior in the atmosphere is important to understand weather and climate. By conventional observations, we can get the distribution of water vapor at limited number of points on the earth. In this study, the precipitable water has been estimated from the split window channel data on GMS-5 based upon the technique developed by Chesters et al.(1983). To retrieve the precipitable water, water vapor absorption parameter depending on filter function of sensor has been derived using the regression analysis between the split window channel data and the radiosonde data observed at Osan, Pohang, Kwangiu and Cheju staions for 4 months. The air temperature of 700 hPa from the Global Spectral Model of Korea Meteorological Administration (GSM/KMA) has been used as mean air temperature for single layer radiation model. The retrieved precipitable water for the period from August 1996 through December 1996 are compared to radiosonde data. It is shown that the root mean square differences between radiosonde observations and the GMS-5 retrievals range from 0.65 g/$cm^2$ to 1.09 g/$cm^2$ with correlation coefficient of 0.46 on hourly basis. The monthly distribution of precipitable water from GMS-5 shows almost good representation in large scale. Precipitable water is produced 4 times a day at Korea Meteorological Administration in the form of grid point data with 0.5 degree lat./lon. resolution. The data can be used in the objective analysis for numerical weather prediction and to increase the accuracy of humidity analysis especially under clear sky condition. And also, the data is a useful complement to existing data set for climatological research. But it is necessary to get higher correlation between radiosonde observations and the GMS-5 retrievals for operational applications.
Hwang, Sung Lyoung;Lee, Jun Ho;Jeong, Do Hwan;Hong, Jin Suk;Kim, Young Soo;Kim, Yeon Soo;Kim, Hyun Sook
Korean Journal of Optics and Photonics
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v.28
no.3
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pp.108-115
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2017
We report the assembly procedure and performance evaluation of a visible and near-infrared spectrometer in the wavelength region of 400-900 nm, which is later to be combined with fore-optics (a telescope) to form a f/2.5 imaging spectrometer with a field of view of ${\pm}7.68^{\circ}$. The detector at the final image plane is a $640{\times}480$ charge-coupled device with a $24{\mu}m$ pixel size. The spectrometer is in an Offner relay configuration consisting of two concentric, spherical mirrors, the secondary of which is replaced by a convex grating mirror. A double-pass test method with an interferometer is often applied in the assembly process of precision optics, but was excluded from our study due to a large residual wavefront error (WFE) in optical design of 210 nm ($0.35{\lambda}$ at 600 nm) root-mean-square (RMS). This results in a single-path test method with a Shack-Hartmann sensor. The final assembly was tested to have a RMS WFE increase of less than 90 nm over the entire field of view, a keystone of 0.08 pixels, a smile of 1.13 pixels and a spectral resolution of 4.32 nm. During the procedure, we confirmed the validity of using a Shack-Hartmann wavefront sensor to monitor alignment in the assembly of an Offner-like spectrometer.
Satellite-derived ocean color products are required to effectively monitor clear open ocean and coastal water regions for various research fields. For this purpose, accurate correction of atmospheric effect is essential. Currently, the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI)-II ground segment uses the reanalysis of meteorological fields such as European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) or National Centers for Environmental Prediction (NCEP) to correct gas absorption by water vapor and ozone. In this process, uncertainties may occur due to the low spatiotemporal resolution of the meteorological data. In this study, we develop water vapor absorption correction model for the GK-2 combined GOCI-II atmospheric correction using Advanced Meteorological Imager (AMI) total precipitable water (TPW) information through radiative transfer model simulations. Also, we investigate the impact of the developed model on GOCI products. Overall, the errors with and without water vapor absorption correction in the top-of-atmosphere (TOA) reflectance at 620 nm and 680 nm are only 1.3% and 0.27%, indicating that there is no significant effect by the water vapor absorption model. However, the GK-2A combined water vapor absorption model has the large impacts at the 709 nm channel, as revealing error of 6 to 15% depending on the solar zenith angle and the TPW. We also found more significant impacts of the GK-2 combined water vapor absorption model on Rayleigh-corrected reflectance at all GOCI-II spectral bands. The errors generated from the TOA reflectance is greatly amplified, showing a large error of 1.46~4.98, 7.53~19.53, 0.25~0.64, 14.74~40.5, 8.2~18.56, 5.7~11.9% for from 620 nm to 865 nm, repectively, depending on the SZA. This study emphasizes the water vapor correction model can affect the accuracy and stability of ocean color products, and implies that the accuracy of GOCI-II ocean color products can be improved through fusion with GK-2A/AMI.
The color and optical properties of seawater are determined by the interaction between dissolved organic and inorganic substances and plankton contained in it. The Ieodo - Ocean Research Institute (I-ORS), located in the East China Sea, is affected by the low salinity of the Yangtze River in the west and the Tsushima Warm Current in the south. Thus, it is a suitable site for analyzing the fluctuations in circulation and optical properties around the Korean Peninsula. In this study, seawater surrounding the I-ORS was classified according to its optical characteristics using the satellite remote reflectance observed with Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)/Aqua and National Aeronautics and Space Administration (NASA) bio-Optical Marine Algorithm Dataset (NOMAD) from January 2016 to December 2020. Additionally, the variation characteristics of optical water types (OWTs) from different seasons were presented. A total of 59,532 satellite match-up data (d ≤ 10 km) collected from seawater surrounding the I-ORS were classified into 23 types using the spectral angle mapper. The OWTs appearing in relatively clear waters surrounding the I-ORS were observed to be greater than 50% of the total. The maximum OWTs frequency in summer and winter was opposite according to season. In particular, the OWTs corresponding to optically clear seawater were primarily present in the summer. However, the same OWTs were lower than overall 1% rate in winter. Considering the OWTs fluctuations in the East China Sea, the I-ORS is inferred to be located in the transition zone of seawater. This study contributes in understanding the optical characteristics of seawater and improving the accuracy of satellite ocean color variables.
Kim, Seong-Joong;Park, Yoo-Min;Lee, Bang-Yong;Choi, Tae-Jin;Yoon, Young-Jun;Suk, Bong-Chool
The Korean Journal of Quaternary Research
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v.20
no.1
s.26
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pp.51-66
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2006
The climate of the last glacial maximum (LGM) in northeast Asia is simulated with an atmospheric general circulation model of NCAR CCM3 at spectral truncation of T170, corresponding to a grid cell size of roughly 75 km. Modern climate is simulated by a prescribed sea surface temperature and sea ice provided from NCAR, and contemporary atmospheric CO2, topography, and orbital parameters, while LGM simulation was forced with the reconstructed CLIMAP sea surface temperatures, sea ice distribution, ice sheet topography, reduced $CO_2$, and orbital parameters. Under LGM conditions, surface temperature is markedly reduced in winter by more than $18^{\circ}C$ in the Korean west sea and continental margin of the Korean east sea, where the ocean exposed to land in the LGM, whereas in these areas surface temperature is warmer than present in summer by up to $2^{\circ}C$. This is due to the difference in heat capacity between ocean and land. Overall, in the LGM surface is cooled by $4{\sim}6^{\circ}C$ in northeast Asia land and by $7.1^{\circ}C$ in the entire area. An analysis of surface heat fluxes show that the surface cooling is due to the increase in outgoing longwave radiation associated with the reduced $CO_2$ concentration. The reduction in surface temperature leads to a weakening of the hydrological cycle. In winter, precipitation decreases largely in the southeastern part of Asia by about $1{\sim}4\;mm/day$, while in summer a larger reduction is found over China. Overall, annual-mean precipitation decreases by about 50% in the LGM. In northeast Asia, evaporation is also overall reduced in the LGM, but the reduction of precipitation is larger, eventually leading to a drier climate. The drier LGM climate simulated in this study is consistent with proxy evidence compiled in other areas. Overall, the high-resolution model captures the climate features reasonably well under global domain.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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