• 전기화학회지
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• 제17권1호
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• pp.1-6
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• 2014

본 총설은 질화 갈륨(GaN)을 이용한 광전기화학적 물분해 연구에 대해 정리하였다. GaN는 화학적으로 안정하고 에너지 띠간격 조절이 자유롭다는 장점으로 최근 물분해를 위한 새로운 광전극 물질로 연구되고 있다. 다른 화합물 반도체 물질은 강산 혹은 강염기 전해액에 의해 쉽게 부식되기 때문에 광산화전극(photoanode)으로는 사용이 어려운 반면, n형 GaN는 뛰어난 안정성 덕분에 산화 분위기의 산소 발생 전극으로도 활용이 가능하다. 또한, 최근에는 p형 GaN을 환원전극으로 이용한 광전극에 대한 연구도 보고되었다. GaN 물질이 실제 응용되기 위해 필요한 과제들에 대해 다루었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.331-331
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• 2012

InGaN/GaN 양자우물 LED소자의 내부양자효과 및 외부양자효과를 높이기 위해 많은 연구자들이 노력을 하고 있다. InGaN/GaN 양자우물 전광소자의 효율을 높이는 방법으로는 무분극 박막성장을 이용한 양자우물의 운반자 파동함수의 분리를 감소시키는 방법, 양자우물 위에 전자 차단층을 성장시키는 방법, 박막의 비발광 결함을 감소시키는 방법, 나노박막 또는 나노 입자를 이용한 표면 플라즈몬 효과를 이용하는 방법 등이 있다[1-3]. 본 연구에서는 은(Ag) 나노입자를 이용하여 InGaN/GaN 양자우물과 p-GaN 덮개층을 패턴에칭한 후, 그 위에 Ag 나노입자를 도포하여 표면 플라즈몬 효과를 이용한 InGaN/GaN 양자우물의 발광효율을 높이고자 하였다. c-면 방향의 사파이어에 유기화학금속증착법(MOCVD)으로 n-형 GaN를 2.0 ${\mu}m$ 성장한 후 그 위에 InGaN/GaN 양자우물 5층을 성장하였다. 또한 전자 차단층으로 AlGaN를 7 nm 증착한 후, p-type GaN를 100 nm 성장하였다. p-type GaN를 패턴하기 위해 포토리소그래피 와 유도결합 플라즈마 에칭공정을 거쳐 선 패턴을 형성하였는데, 이 때 에칭된 p-GaN 깊이는 약 90 nm 이었다. 에칭한 패턴크기가 LED소자의 전기적 및 광학적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 전류-전압 측정과 photoluminescence 측정을 하였다. 그 후 급속열처리방법을 이용한 Ag 나노입자 형성과 표면플라즈몬이 소자의 발광효율에 미치는 영향에 대해 조사하였다.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제13권spc1호
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• pp.128-131
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• 2012

The selective area growth light emitting diode on GaN substrate was grown using mixed-source HVPE method with multi-sliding boat system. The GaN substrate was grown using mixed-source HVPE system. Te-doped AlGaN/AlGaN/Mg-doped AlGaN/Mg-doped GaN multi-layers were grown on the GaN substrate. The appearance of epi-layers and the thickness of the DH was evaluated by SEM measurement. The DH metallization was performed by e-beam evaporator. n-type metal and p-type metal were evaporated Ti/Al and Ni/Au, respectively. At the I-V measurement, the turn-on voltage is 3 V and the differential resistance is 13 Ω. It was found that the SAG-LED grown on GaN substrate using mixed-source HVPE method with multi-sliding boat system could be applied for developing high quality LEDs.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.148-148
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• 2011

일반적으로 LED 제작에 사용되는 c-plane GaN는 c축 방향으로 발생하는 분극의 영향을 받게 된다. 분극은 LED내 양자우물의 밴드를 기울게 하여 그 결과 전자와 홀의 재결합 확률을 감소시켜 낮은 내부양자효율을 가지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 여러 가지 방법들이 제시되었는데 그 중에서도 특히 a-plane 혹은 m-plane면과 같은 무분극 면을 사용하는 GaN LED가 주목받고 있다. 그 이유는 무분극 면은 분극이 발생하는 c축과 수직이기 때문에 분극의 영향을 받지 않아 높은 내부 양자효율을 가질수 있다. 본 연구에서는 MOCVD 장비를 사용하여 2인치 r-plane 사파이어 기판위에 3um두께의 a-plane GaN을 성장하였다. 그위에 2um정도로 Si을 도핑하여 n-type GaN 형성한후 단일 양자우물, 그리고 Mg을 도핑하여 p-type GaN을 성장하였다. 장파장대역의 a-plane LED의 특성을 알아보기 위해서 양자우물 형성시 In의 조성비를 높였다. 일반적인 포토리소그래피 공정과 Dry etching 공정을 사용하여 메사구조를 형성하였으며 Ti/Al/Pt/Au와 Ni/Au를 각각 n-type과 p-type의 전극 물질로 사용하였다. 제작된 LED의 특성을 파악하기 위해서 인가전류를 0부터 100mA까지 출력 스펙트럼을 측정하였으며 orange대역의 파장을 갖는 LED를 얻었다. 인가전류별 Peak 파장의 변화와 반측폭의 변화를 파악하여 장파장 대역의 a-plane LED의 특성을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권2호
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• pp.41-46
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• 2020

본 연구에서는 HVPE 성장법으로 GaN 성장 시 GaN 내에 잔류하는 stress로 인한 crack 현상을 감소시키고자 기판 종류 및 V/III 비를 조절하여 잔류 stress 특성을 알아보고자 하였다. Sapphire, GaN template 위에 각각 V/III 비 5, 10, 15의 조건으로 GaN을 성장시켜 형성된 hexagonal pit의 분포 및 깊이를 분석하였다. 이를 통해 GaN on GaN template 성장에서 V/III 비가 높을수록 hexagonal pit의 분포 영역 및 깊이가 증가하는 것을 확인하였다. Raman 측정을 통해 hexagonal pit 영역 및 깊이가 컸던 GaN on GaN template 성장에서 V/III 비가 높을수록 stress가 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 hexagonal pit의 분포 및 깊이가 증가할수록 잔류 stress가 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 향후 후막 GaN 성장 시 stress 감소 가능성에 대해 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2012

높은 효율의 InGaN/GaN 전광소자는 현대 조명 산업에 필수적인 역할을 하고 있다. 전광소자의 효율을 높이는 데에는 여러가지 한계들이 있다. 예를 들면 높은 전류에서의 효율 저하, GaN의 전위결함에 의한 비발광 재결합의 발생 등이 있다. 이러한 한계를 극복하고자 InGaN/GaN 전광소자의 효율을 높이기 위해 사파이어 기판의 표면을 거칠게 바꾸는 방법, 무분극 전광소자, 표면 플라즈몬 등 여러가지 많은 방법들이 개발되고 있다. 본 실험에서는 유기금속화학증착 방법을 이용하여 사파이어 기판위에 Si이 도핑된 n-type GaN를 3.0 um 증착 하였고 그 위에는 9층의 양자 우물 층을 쌓았다. 마지막으로 위층은 Mg 이 도핑된 p-type GaN를 200 nm 증착 하여 소자를 형성하였다. 포토리소그래피 공정과 에칭공정을 통하여 7 um 인 선 패턴을 가진 시료를 완성하였다. 투과 전자 현미경의 측정 결과 맨 위층인 p-GaN의 에칭된 깊이는 175 nm 이였다. 금속박막을 증착하기 위해 열증착 방법으로 금과 은의 박막을 두께를 달리하여 0~40 nm증착 하였다. 금과 은의 두께에 따른 광발광 측정 결과 은(Ag)박막만 40 nm 일 경우 금속박막이 없는 시료보다 광발광 효율이 7배 증가하였고 금 10 nm와 은 30 nm 인 경우에는 3.5배 증가하였다. 또한 패턴의 폭에 따른 광발광 증가를 알아보고 광발광 증가가 일어나기 위한 최적의 패턴조건을 알고자 폭을 5, 10 um 달리하였고, 원자간 힘 현미경과 전자현미경을 이용하여 에칭된 패턴의 폭과 두께를 확인하였다. 본 실험을 통해 금과 은박막에 의한 표면플라즈몬 효과와 광발광 효율증대에 대해 토의할 것이다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.23-23
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• 2003

GaN-related semiconductors are of great technological importance for the fabrication of optoelectronic devices, such as blue and ultra violet light emitting diodes (LEDs), laser diodes, and photo-detectors. One of the most important applications of GaN-based LEDs is solid-state lighting, which could replace incandescent bulbs and ultimately fluorescent lamps. For solid-state lighting applications, the achievement of high extraction efficiency in LED structures is essential. For flip-chip LEDs (FCLEDS), the formation of low resistance and high reflective p-GaN contact is crucial. So far, a wide variety of different methods have been employed to improve the ohmic properties of p-type contacts to GaN. For example, surface treatments using different chemical solutions have been successfully used to produce high-quality ohmic contacts, Metallization schemes, such as Ta/Ti contacts to p-GaN, were also investigated. For these contacts, the removal of hydrogen atoms from the Mg atoms doped n the GaN was argued to be responsible for low contact resistances.

• 대한금속재료학회지
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• 제46권3호
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• pp.169-173
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• 2008

본 논문에서는 인산을 이용하여을 인산을 이용하여 nGaN을 습식식각 할때의 표면식각 진행 특성을 조사 하였다. 인산을 이용한 고온에서의 식각은 diffusion rate limited regime을 통하여 이루어짐을 확인 하였으며, 또한 초기식각은 lateral 크기가 $20{\mu}m$에서 $5{\mu}m$ 정도인 bimodal 형태의 hexagonal 모양의 hole과 pits이 형성되며, 식각이 진행됨에 따라 표면에 형성된 hexagonal hole 등이 적층구조로 형성되거나 혹은 laterally 병합되며 식각됨을 관찰 하였다. 또한 PL 분석을 통하여 표면 거칠기 증가로 인한 extraction efficiency의 향상도 관찰할 수 있었다. 이러한 결과로부터 인산을 이용한 습식식각을 통하여 GaN의 표면 texturing 공정이 이용 가능할 수 있을 것으로 예상 된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2004년도 춘계학술발표대회 및 제6회 신소재 심포지엄
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• pp.80-80
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• 2004

• 센서학회지
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• 제28권3호
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• pp.152-156
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• 2019

An ultraviolet (UV) image sensor is an extremely important optoelectronic device used in scientific and medical applications because it can detect images that cannot be obtained using visible or infrared image sensors. Because photodetectors and transistors are based on different materials, conventional UV imaging devices, which have a hybrid-type structure, require additional complex processes such as a backside etching of a GaN epi-wafer and a wafer-to-wafer bonding for the fabrication of the image sensors. In this study, we developed a monolithic GaN UV passive pixel sensor (PPS) by integrating a GaN-based Schottky-barrier type transistor and a GaN UV photodetector on a wafer. Both individual devices show good electrical and photoresponse characteristics, and the fabricated UV PPS was successfully operated under UV irradiation conditions with a high on/off extinction ratio of as high as $10^3$. This integration technique of a single pixel sensor will be a breakthrough for the development of GaN-based optoelectronic integrated circuits.