• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.10 no.7
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• pp.1514-1519
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• 2009

We fabricated the GaNLED emitting 400 nm wavelength and improved the optical extraction efficiency by making surface patterns on n-GaN layer and ITO layer above p-GaN. In addition, the light reflection metal under the n and p pad is made and the light reflection metal is installed on the backside of the chip. The light extraction efficiency is increased by 20 % with texturing n-GaN layer and 18% with texturing ITO layer at 20 mA. Compared to planar-surface LED, the light extraction efficiency for surface texturing both n-GaN and ITO is increased by 32% at 20mA.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2010.06a
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• pp.160-160
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• 2010

In this work, we investigate ohmic contacts to p-type GaN using a Pt/Cu/Au metallization scheme in order to achieve low resistance and thermally stable ohmic contact on p-GaN. An ohmic contact formed by a metal electrode deposited on a highly doped InGaN/GaN superlattice sturucture on p-GaN layer. The specific contact resistance is $1.56{\times}10^{-6}{\Omega}cm^2$ for the as-deposited sample, $1.35{\times}10^{-4}{\Omega}cm^2$ for the sample annealed at $250^{\circ}C$ and $6.88{\times}10^{-3}{\Omega}cm^2$ for the sample annealed at $300^{\circ}C$.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.144-144
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• 2008

Blue light emitting diode structures consisting of the InGaN/GaN multiple quantum wells were grown by metalorganic chemical vapor deposition at different growth temperatures for the p-GaN contact layers and the influence of growth temperature on the emission and microstructural properties was investigated. The I-V and electroluminescence measurements showed that the sample with a p-GaN layer grown at $1084^{\circ}C$ had a lower electrical turn-on voltage and series resistance, andenhanced output power despite the low photoluminescence intensity. Transmission electron microscopy (TEM) revealed that the intense electro luminescence was due to the formation of a p-GaN layer with an even distribution of Mg dopants, which was confirmed by TEM image contrast and strain evaluations. These results suggest that the growth temperature should be optimized carefully to ensurethe homogeneous distribution of Mg as well as the total Mg contents in the growth of the p-type layer.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.249-249
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• 1999

GaN과 같은 III-nitride 반도체 관한 식각 기술의 연구는 blue-emitting laser diode(LD)를 위한 경면(mirror facet)의 형성뿐만아니라 새로운 display 용도의 light emitting diodes (LED), 고온에서 작동되는 광전소자 제조 등에도 그 중요성이 증대되고 있다. 최근에는 III-nitride 물질의 높은 식각속도와 미려하고 수직한 식각형상을 이루기 위하여 ECR(Electron Cyclotron Resonance)이나 ICP(Inductively Coupled Plasma)와 같은 고밀도 플라즈마 식각과 CAIBE(Chemically assisted ion beam etching)를 이용한 연구가 진행되고 있다. 현재 제조되어 지고 있는 LED 및 LD와 같은 광소자의 구조의 대부분은 p-GaN/AlGaN/InGaN(Q.W)/AlGaN/n-GaN 와 같은 여러 층의 형태로 이루어져 있다. 이중 InGaN는 광소자나 전자소자의 특성에 영향을 주는 가장 중요한 부분으로써 현재까지 보고된 식각연구는 undoped GaN에 대부분 집중되고 있고 이에 비해 소자 특성에 핵심을 이루는 InGaN의 식각특성에 관한 연구는 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 고밀도 플라즈마원인 ICP 장비를 이용하여 InGaN를 식각하였고, 식각에는 Cl2/CH4, Cl2/Ar 플라즈마를 사용하였다. InGaN의 식각특성에 영향을 미치는 플라즈마의 특성을 관찰하기 위하여 quadrupole mass spectrometry(QMS)와 optical emission spectroscopy(PES)를 사용하였다. 기판 온도는 5$0^{\circ}C$, 공정 압력은 5,Torr에서 30mTorr로 변화시켰고 inductive power는 200~800watt, bias voltage는 0~-200voltage로 변화시켰으며 식각마스크로는 SiO2를 patterning 하여 사용하였다. n-GaN, p-GaN 층 이외에 광소자 제조시 필수적인 InGaN 층을 100% Cl2로 식각한 경우에 InGaN의 식각속도가 GaN에 비해 매우 낮은 식각속도를 보였다. Cl2 gas에 소량의 CH4나 Ar gas를 첨가하는 경우와 공정압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정 압력을 감소시키는 경우 식각속도는 증가하였고, Cl2/10%CHF3 와 Cl2/10%Ar 플라즈마에서 공정압력을 15mTorr로 감소시키는 경우 InGaN과 GaNrks의 선택적인 식각이 가능하였다. InGaN의 식각속도는 Cl2/Ar 플라즈마의 이온에 의한 Cl2/CHF3(CH4) 플라즈마에서의 CHx radical 형성에 의하여 증가하는 것으로 사료되어 진다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.23 no.3
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• pp.161-167
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• 2013

The ZnO thin films were grown on GaN template substrates by RF magnetron sputtering at different RF powers and n-ZnO/p-GaN heterojunction LEDs were fabricated to investigate the effect of the RF power on the characteristics of the n-ZnO/p-GaN LEDs. For the growth of the ZnO thin films, the substrate temperature was kept constant at $200^{\circ}C$ and the RF power was varied within the range of 200 to 500W at different growth times to deposit films of 100 nm thick. The electrical, optical and structural properties of ZnO thin films were investigated by ellipsometry, X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM), photoluminescence (PL) and by assessing the Hall effect. The characteristics of the n-ZnO/p-GaN LEDs were evaluated by current-voltage (I-V) and electroluminescence (EL) measurements. ZnO thin films were grown with a preferred c-axis orientation along the (0002) plane. The XRD peaks shifted to low angles and the surface roughness became non-uniform with an increase in the RF power. Also, the PL emission peak was red-shifted. The carrier density and the mobility decreased with the RF power. For the n-ZnO/p-GaN LED, the forward current at 20 V decreased and the threshold voltage increased with the RF power. The EL emission peak was observed at approximately 435 nm and the luminescence intensity decreased. Consequently, the crystallinity of the ZnO thin films grown with RF sputtering powers were improved. However, excess Zn affected the structural, electrical and optical properties of the ZnO thin films when the optimal RF power was exceeded. This excess RF power will degrade the characteristics of light emitting devices.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.331-331
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• 2014

3족 질화물에 기반한 발광다이오드는 비소화물이나 인화물에 비해 여러 가지 장점을 가져 각광받아왔다. 특히, (Al)GaN 에 기반한 자외선 영역 발광 다이오드는 자외선 경화, 소독 등의 여러 가지 응용 가능성을 가진다 [1]. 하지만, 심자외선 영역으로 갈수록 높은 접촉 저항과 투명전극에서의 광흡수에 의해 전류주입 효율과 광추출 효율이 감소하여 결국 외부양자 효율이 더욱 열화되는 특성을 보인다. 이는 넓은 밴드갭을 가지는 물질을 이용하여 p-(Al)GaN 층에서 오믹접촉을 이루어야만 해결이 가능하지만 아직까지 이러한 결과가 보고된 바 없다. 본 연구에서는, 우리는 넓은 밴드갭을 가지는 silicon dioxide (SiO2) 에 전기장을 인가하여 p-GaN, and p-AlGaN 층에 전도성 필라멘트를 형성하여 전기전도도를 부여하는 연구를 진행하였다. p-GaN 과 p-AlGaN 위에서 5 nm 두께의 SiO2는 schottky 한 특성과 280 nm의 파장대역에서 약 97%의 투과율을 보였다. 비록 schottky 장벽이 형성되었지만, 전기전도도가 크게 향상되었으며 심자외선 영역에서 매우 낮은 흡수율을 보였다. 이는 기존의 증착후 열처리를 거쳐 제조된 전극에 비하여 우수한 특성을 지니며 향후 심자외선 영역 발광다이오드의 p-(Al)GaN 층 위에 오믹접촉을 이룰수 있는 가능성을 제시한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.113-113
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• 2000

직접천이형 wide band gap(3.4eV) 반도체중의 하나인 GaN를 청색 및 자외선 laser diode, 고출력 전자장비 등으로 응용하기 위해서는 낮은 접합저항을 갖는 Ohmic contact이 선행되어야 한다. 그러나 만족할만한 p-type GaN의 Ohmic contact은 아직 실현되고 있지 못하며, 이는 GaN와 접합 금속과의 구체적인 반응의 연구를 필요로 한다. 본 연구에서 앞서 Pt, Pt, Ni등의 late transition metal을 p-GaN에 접합시킨 결과 이들은 접합 당시 비교적 평탄하나 후열 처리과정에서 비교적 낮은 온도에서 기판과 열팽창계수의 차이로 인하여 평탄성을 잃어버리면서 barrier height가 증가한다는 사실을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 이러한 열적 불안정성을 극복하기 위하여 Ni과 Pd를 차례로 증착하고 가열하면서 interfacial reaction, film morphology, Fermi level의 움직임을 monchromatic XPS(x-ray photoelectron spectroscopy) 와 SAM(scanning Auger microscopy) 그리고 ex-situ AFM을 이용하여 밝히고자 하였다. 특히 후열처리에 의한 계면 반응에 수반되는 구성 금속원소 간의 합금현상과 금속 층의 평탄성이 밀접한 관계가 있다는 것을 확인하였다. 이러한 합금과정에서 나타나는 금속원소들의 중심 준위의 이동을 체계적으로 규명하기 위해서 Pd1-xNix와 Pd1-xGax 합금들의 표준시료를 arc melting method로 만들어 농도에 따른 금속원소들의 중심 준위의 이동을 측정하여, Pd/Ni/p-GaN 및 Ni/Pd/p-GaN 계에서 열처리 온도에 따른 interfacial reaction을 확인하였다. 그 결과 두 계가 상온에서 nitride 및 alloy를 형성하지 않고 고르게 증착되고, 열처리 온도를 40$0^{\circ}C$에서 $650^{\circ}C$까지 증가시킴에 따라 계면반응의 부산물인 metallic Ga은 증가하고 있으마 nitride는 여전히 형성되지 않는 것을 확인하였다. 증착당시 Ni이 계면에 있는 Pd/Ni/p-GaN의 경우에는 52$0^{\circ}C$까지의 열처리에 의하여 Ni과 Pd가 골고루 섞이고 그 평탄성도 유지되고 barier height의 변화도 없었다. 더 높은 $650^{\circ}C$ 가열에 의해서는 surface free energy가 작은 Ga의 활발한 편석 현상으로 인해 표면은 Ga이 풍부한 Pd-Ga의 합금층으로 덮이고, 동시에 작은 pinhole들이 발생하며 barrier height도 0.3eV 가량 증가하게 된다. 반면에 증착당시 Pd이 계면에 있는 Ni/Pd/p-GaN의 경우에는 40$0^{\circ}C$의 가열까지는 두 금속이 그들 계면에서부터 섞이나, 52$0^{\circ}C$의 가열에 의해 이미 barrier height가 0.2eV 가량 증가하기 시작하였다. 더 높은 $650^{\circ}C$가열에 의해서는 커다란 pinhole, 0.5eV 가량의 barrier height 증가, Pd clustering이 동시에 관찰되었다. 따라서 Ni과 Pd의 일함수는 물론 thermal expansion coefficient가 거의 같으며 surface free energy도 거의 일치한다는 점을 감안하면, 이렇게 뚜렷한 열적 안정성의 차이는 GaN와 contact metal과의 반응시작 온도(disruption onset temperature)의 차이에 기인함을 알 수 있었다. 즉 계면에서의 반응에 의해 편석되는 Ga에 의해 박막의 strain이 이완되면, pinhole 등의 박막결함이 줄어 들고, 이는 계면의 N의 out-diffusion을 방지하여 p-type GaN의 barrier height 증가를 막게 된다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2015.11a
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• pp.5-6
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• 2015

본 논문은 GaN (Gallium Nitride) HEMT (High Electron Mobility Transistor) 소자의 동작 특성과 Normally-off형 p-GaN 및 cascode-GaN 소자의 구현 방식에 따른 차이점을 분석한다. 두 소자의 차이점에 따른 동작 특성을 비교하고 게이트 구동 시 고려되어야 할 설계 요소를 분석한다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.48 no.7
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• pp.10-16
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• 2011

We report on the simulation results of electrical/optical characteristics for nonpolar GaN LED having Mg-doped GaN spacer and quantum barrier, in comparison with those of the typical nonpolar GaN LED. In order to reduce the band-gap energy distortion and conduction-band discontinuity in InGaN/GaN multiple quantum wells(MQWs) of nonpolar GaN LED, and thereby to increase their current-voltage, light output power and emission peak intensity, we applied 6 nm-thick p-type($1{\times}10^{18}\;cm^{-3}$) GaN spacer and GaN QB schemes to the typical nonpolar GaN LED epitaxial structure. As a result, we found that the radiative recombination rate was increased by 23% in MQWs at 20 mA current injection. Also, the forward voltage($V_f$) and the light output power($P_{out}$) were improved by 3.7% and 7%, respectively, for the proposed nonpolar LED epitaxial structure, compared with those of the typical nonpolar GaN LED.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.17 no.4
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• pp.353-358
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• 2008

In order to increase extraction efficiency of AlGaInP-based vertical RED LEDs, chemical wet etching technique was produced by using a roughened surface with triangle-like morphology. A commonly used $H_3PO_4$-based solution was applied for chemical wet etching. The light extraction of AlGaInP LED was related to the n-side roughed surface morphology. The morphology of roughed surface is analyzed by the atomic force microscope (AFM). As a result, the roughed surface AlGaInP LED has a root-mean-square (RMS) roughness of 44 nm. The brightness shows 41% increase after roughening n-side surface, as compared to the ordinary flat surface LED.