• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.395-395
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• 2013

GaN는 LED, 태양전지, 그리고 전자소자 등에 쓰이는 물질로, 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 더불어 top-down방식을 활용한 소자제작 방법 또한 발달되고 있다. 하지만, 일반적으로 LED 제작에 사용되는 c-plane GaN의 경우, c축 방향으로 발생하는 분극의 영향을 받게되며, 분극은 LED내 양자우물의 밴드를 기울게 하여 전자와 홀의 재결합률을 감소시켜 낮은 내부양자효율을 야기한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 가지 방법들이 제시되었으며, 그 중에서도 a면, 혹은 m면과 같은 nonpolar면을 사용하는 GaN LED가 주목받고 있다. 본 연구에서는, top-down방식을 통해 약 $2{\mu}m$ 크기의 diameter를 갖는 micro-sized column LED를 구현하였으며, 식각 후 드러나는 semipolar면을 wet treatment를 통해 제거하여 nonpolar면을 드러나게 하였으며, 이 면에 Ni/Au를 contact하여, 전기적, 광학적 특성을 논하였다. Fig. 1은 I-V 특성 그래프이며, Fig. 2는 EL측정 결과(광학적 특성)이다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제48권7호
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• pp.10-16
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• 2011

본 논문에서는 고효율 고출력 무분극 GaN LED의 구현을 위하여 Mg이 도핑된 GaN spacer층 및 GaN quantum barrier(QB)층을 삽입한 구조를 제안하였다. 제안한 구조에 대한 물리적 해석을 위하여 일반적인 무분극 LED 에피구조와 본 연구에서 제안한 p-GaN spacer층 및 p-GaN QB층이 삽입된 무분극 LED 에피구조에 대해 상용화된 $SimuLED^{TM}$ 시뮬레이터를 이용하여 전기적/광학적 특성을 비교 분석하였다. 실험 결과, 본 연구에서 제안한 무분극 LED는 20 mA의 전류주입 하에서 동작전압($V_f$)이 일반적인 무분극 LED에 비해 약 3.7% 감소된 3.67 V의 전기적 특성을 갖는 것을 확인하였고, 광출력은 약 7% 향상된 2.13 mW의 광학적 특성을 갖는 구조임을 확인하였다. 또한, 내부양자효율(Internal quantum efficiency, IQE)과 광방출세기(emission peak intensity) 역시 각각 9.1% 및 170% 향상된 우수한 특성을 갖는 에피구조임을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.18-18
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• 2009

최근 다양하게 연구되고 있는 무분극(nonpolar) 갈륨질화물(GaN) 소재는 자발분극(spontaneous polarization) 및 압전분극(piezoelectric polarization) 등이 발생하지 않아 높은 내부양자효율의 확보가 가능하며, 이러한 장점을 바탕으로 고효율 특성을 갖는 발광다이오드(light-emitting diode) 및 고속 전자소자 등으로의 적용을 위한 연구가 활발히 수행 중 이다. 하지만, 무분극 GaN LED의 구현 시, GaN 박막의 비등방성 성장으로 인한 박막의 막질 저하와 함께 표면에 혼재하는 Ga층과 N층에서 기인되는 절연층의 생성으로 인한 오믹전극 형성의 어려움이 대두되고 있다. 따라서, 고효율의 무분극 GaN LED 구현을 위해서는 무분극 GaN층의 질소층 제거를 위한 표면처리 공정과 더불어 금속/무분극 GaN층 간 발생되는 쇼트키 장벽층의 높이(Schottky barrier height)를 제어하는 연구가 선행되어야 한다. 본 논문에서는 무분극 GaN LED 적용을 위한 n-형 전극물질 및 오믹조건 구현을 위한 금속/무분극 GaN층간 SBH의 제어방법에 대한 연구를 수행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.147-147
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• 2011

High crystalline nonpolar a-plane (11-20) nitride light emitting diodes (LEDs) have been fabricated on r-plane (1-102) sapphire substrates by metalorganic chemical-vapor deposition (MOCVD). The multi-quantum wells (MQWs) active region is consists of 4 periods the nonpolar a-plane InGaN/GaN(a-InGaN/GaN) on a high quality a-plane GaN (a-GaN) template grown by using the multibuffer layer technique. The full widths at half maximum (FWHMs) of x-ray rocking curve (XRC) obtained from phiscan of the specimen that was grown up to nonpolar a-plane GaN LED layers with double crystal x-ray diffraction. The FWHM values were decreased down to 477 arc sec for $0^{\circ}$ and 505 arc sec for $-90^{\circ}$, respectively. After fabricating a conventional lateral LED chip which size was $300{\times}600{\mu}m^2$, we measured the optical output power by on-wafer measurements. N-electrode was made with Cr/Au contact, and ITO on p-GaN was formed with Ohmic contact using Ni/Au followed by inductively coupled plasma etching for mesa isolation. The optical output power of 1.08 mW was obtained at drive current of 20 mA with the peak emission wavelength of 502 nm.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제30권3호
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• pp.175-179
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• 2017

In this study, we investigate the $SiO_2$ current blocking layer (CBL) to improve light output power efficiency in nonpolar a-plane (11-20) GaN LEDs on a r-plane sapphire substrate. The $SiO_2$ CBL was produced under the p-pad layer using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). The results show that nonpolar GaN LED light output power with the $SiO_2$ CBL is considerably enhanced compared without the $SiO_2$ CBL. This can be attributed to reduced light absorption at the p-pad due to current blocking to the active layer by the $SiO_2$ CBL.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.321-321
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• 2014

GaN는 LED, 태양전지, 그리고 전자소자 등에 쓰이는 물질로, 관련 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이와 더불어 top-down방식을 활용한 소자제작 방법 또한 발달되고 있다. 하지만, top-down공정 시 발생 되는 건식 식각에 의한 소자의 손상이 발생되고, 이로 인하여 누설전류가 발생하는 등 여러 가지 문제점이 발생하고 있다. 특히, top-down에서 널리 사용하는 건식식각을 통한 GaN 식각의 경우, nonpolar 면이 아닌, semipolar 면이 드러나게 되며, 이 면은 건식 식각시 발생하는 손상을 포함하고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위해서, 약 $2{\mu}m$ 크기의 diameter를 갖는 micro-sized column LED를 제작하고, 건식 식각 이후, KOH surface treatment를 통해 손상된 면을 제거함과 동시에 nonpolar면을 드러내는 실험을 실시하였으며, 더불어 column의 diameter를 줄이는 방법을 논하고자 한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.20.2-20.2
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• 2011

III-nitrides have attracted much attention for optoelectronic device applications whose emission wavelengths ranging from green to ultraviolet due to their wide band gap. However, due to the strong polarization properties of conventional c-plane III-nitrides, the built-in polarization-induced electric field limits the performance of optical devices. Therefore, there has been a renewed interest in the growth of nonpolar III-nitride semiconductors for polarization free heterostructure optoelectronic and electronic devices. However, the crystal and the optical quality of nonpolar/semipolar GaN have been poorer than those of conventional c-plane GaN, resulting in the relative poor optical and electrical properties of light emitting diodes (LEDs). In this presentation, I will discuss the growth and characterization of high quality nonpolar a-plane and semipolar (11-22) GaN and InGaN multiple quantum wells (MQWs) grown on r- and m-plane sapphire substrates, respectively, by using metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) without a low temperature GaN buffer layer. Especially, the epitaxial lateral overgrowth (ELO) technique will be also discussed to reduce the dislocation density and enhance the performance of nonpolar and semipolar GaN-based LEDs.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제20권3호
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• pp.167-171
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• 2021

The core-shell InGaN/GaN Multi Quantum Well-Nanowires (MQW-NWs) that were selectively grown on oxide templates with perfectly circular hole patterns were highly crystalline and were shaped as high-aspect-ratio pyramids with semi-polar facets, indicating hexagonal symmetry. The formation of the InGaN active layer was characterized at its various locations for two types of the substrates, one containing defect-free MQW-NWs with GQDs and the other containing MQW-NWs with defects by using HRTEM. The TEM of the defect-free NW showed a typical diode behavior, much larger than that of the NW with defects, resulting in stronger EL from the former device, which holds promise for the realization of high-performance nonpolar core-shell InGaN/GaN MQW-NW substrates. These results suggest that well-defined nonpolar InGaN/GaN MQW-NWs can be utilized for the realization of high-performance LEDs.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제18권3호
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• pp.25-32
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• 2011

초고휘도 비극성 a-GaN LED를 위한 양질의 R-면 사파이어 기판을 제조하기 위해 절단, 연마공정에 대해서 연구하였다. 사파이어는 이방성이 큰 물질로서 R-면과 c-면의 기계적인 특성의 차이에 의해 기판 제조공정 조건이 영향을 받으며, c-면에 비해서 R-면은 이방성 크며 각 결정학적인 면에서의 이방성은 연마공정에는 큰 영향을 미치지 않으나 절단공정에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. R-면 잉곳의 절단방향이 a-flat에 대해 $45^{\circ}$인 경우에 절단이 가장 효과적으로 이루어졌으며 양호한 절단품질을 얻을 수 있었다. 기계적인 연마가 이루어지는 래핑과 DMP(Diamond mechanical polishing) 공정에서는 c-면 기판과 연마율이 큰 차이가 나타나지 않았으나, 화학반응이 수반되는 CMP(Chemical mechanical polishing) 공정에서는 c-면 기판의 연마율이 R-면 기판의 약 2배 이상 큰 값을 가졌으며, 이는 c-면의 수화반응층 형성에 의한 영향으로 보여진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.145-145
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• 2011

Light-emitting diodes (LEDs) based on III-nitrides compound semiconductors have achieved a high performance device available for display and illumination sector. However, the conventional c-plane oriented LED structures are still showing several problems given by the quantum confined Stark effect (QCSE) due to the effects of strong piezoelectric and spontaneous polarizations. The QCSE results in spatial separation of electron and hole wavefunctions in quantum wells, thereby decreasing the internal quantum efficiency and red-shifting the emission wavelength. Due to demands for improvement of device performance, nonpolar structure has been attracting attentions, since the quantum wells grown on nonpolar templates are free from the QCSE. However, current device performance for nonpolar LEDs is still lower than those for conventional LEDs. In this study, we discuss the potential possibilities of nonpolar LEDs for commercialization. In this study, we characterized current-light output power relation of the a-plane InGaN/GaN LEDs structures with the variation of quantum well structures. On-wafer electroluminescence measurements were performed with short pulse (10 us) and low duty factor (1 %) conditions applied for eliminating thermal effects. The well and barrier widths, and indium compositions in quantum well structures were changed to analyze the efficiency droop phenomenon.