• 공업화학
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• 제30권4호
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• pp.499-503
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• 2019

GaInP/GaAs 양자우물(quantum well)구조를 N-AlGaInP/p-GaInP 이종 접합구조 태양전지에 도입하여 그 특성을 조사하고 양자우물구조가 없는 태양전지와 비교하였다. 에피층은 (100)평면이 (111)A 방향으로 $6^{\circ}$ 기울어진 p-GaAs 기판 위에 성장하였다. 태양전지 박막구조는 두께 400 nm의 N-AlGaInP 층에 590 nm의 p-GaInP와 210 nm의 GaInP/GaAs 양자 우물 구조(10 nm GaInP/5 nm GaAs의 14겹 구조)가 도입된 양자우물 태양전지 구조와 800 nm의 p-GaInP의 단일이종접합 구조로 이루어진다. 측정결과 $1{\times}1mm^2$의 태양전지에서 단락전류밀도($J_{sc}$)는 양자우물구조가 도입된 태양전지에서는 $9.61mA/cm^2$, 양자우물 구조가 없는 태양전지에서는 $7.06mA/cm^2$가 각각 측정되었다. 이차이온질량 분석법(SIMS)과 외부양자효율(external quantum efficiency) 측정을 통하여 단락전류 증가에 의한 효율증가가 흡수 스펙트럼의 확대가 아닌 양자우물에 의한 carrier 재결합의 억제에 의한 효과임을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.107-107
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• 2012

본 연구에서는 GaAs p-i-n 태양전지구조에 InAs 양자점을 삽입하여 계면의 전기장 변화를 Photoreflectance (PR) 방법으로 연구하였다. InAs/GaAs 양자점 태양전지구조는 n-GaAs 기판위에 p-i-n 구조의 태양전지를 분자선박막성장 장치를 이용하여 제작하였다. GaAs p-i-n 태양전지와 p-QD(i)-n 양자점 태양전지를 제작하여 계면전기장의 변화를 PR 신호에 나타난 Franz-Keldysh oscillation (FKO)으로부터 측정하였다. 기본적인 p-i-n 구조에서 두 가지 전기장성분을 검출 하였고 양자점 태양전지구조에서는 39 kV/cm 이상의 내부전기장이 존재함을 관측하였다. 이러한 내부전기장은 양자점 주변에 형성된 국소전기장의 효과로 추측하였다. 아울러 양자점을 AlGaAs 양자우물 구조에 삽입하여 케리어의 구속에 의한 FKO의 변화를 관측하였으며 양자점 태양전지의 구조적 변화에 따른 효율을 측정하여 비교 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.120-120
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• 1999

III-nitride계 물질들은 blue와 UV 영역의 LED, LD와 같은 광소자뿐만 아니라 HBT, FET와 같은 전자소자로도 널리 응용되고 있다. 이와 같은 물질을 이용한 소자를 제작할 수 있는 낮은 저항의 ohmic contact은 필수적이다. Al이나 Ti와 같은 물질을 기초로 한 n-GaN의 경우는 이미 많은 연구결과가 발표되어 전기적 광학적 소자를 동작하는데 충분히 낮은 ohmic contact저항( )을 었다. 그러나 p-GaN의 ohmic contact은 아직까지 많은 문제점을 내포하고 있다. 그 중의 하나는 높은 doping 농도( )의 p-GaN 박막을 성장하기가 어렵다는 것이며, 또 하나는 낮은 접촉 비저항을 얻기 위해선 7.5eV이상의 큰 재가 function을 지닌 금속을 선택해야 한다. 그러나 5.5eV 이상의 재가 function을 갖는 금속은 존재하지 않는다. 위와 같은 문제점들은 p-GaN의 접촉 비저항이 이상의 높은 값을 갖게 만들고 있으며, 이에 대한 해경방안으로는 고온의 열처리를 통하여 p-GaN와 금속 사이에서 화학적 반응을 일으킴으로써 표면 근처에서 캐리어농도를 증가시키고, 캐리어 수송의 형태가 tunneling 형태로 일어날 수 있도록 하는 tunneling current mechanism을 이용하는 것이다. 이로 인해 결국 낮은 접촉 비저항을 얻을 수 있게되며, 일반적으로 p-GaN에서는 Nidl 좋은 물질로 알려져 있다. 그러나 Ni은 50$0^{\circ}C$이상의 열처리에서 쉽게 산화되는 특성 때문에 높은 캐리어를 얻는데 어려운 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 MBE로 성장된 p-GaN박막을 Mg의 activation을 더욱 증가시키기 위해 N2 분위기에서 15분간 90$0^{\circ}C$에서 annealing을 하였으며, ohmic 접촉을 위한 금속으로 높은 재가 function과 좋은 adhesion 그리고 낮은 자체저항을 가지고 있는 Ni/Au를 ohmic metal로 하여 contact한 후에 90$0^{\circ}C$에서 10초간 rapid thermal annealing (RTA)처리를 했다. 성장된 박막의 광학적 성질은 PL로써 측정하였으며, photoconductivity 실험을 통해 impurity의 life time을 분석하였고, persistent photoconductivity를 통해 dark current를 측정하였다. 또한 contact resistance를 계산하기 위해 circular-TLM method을 이용하여 I-V 특성을 조사하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.114-114
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• 2000

III-nitride 게 물질들은 blue와 UV 영역의 LED, LD와 같은 광소자뿐만 아니라 HBT, FET와 같은 전자소자로도 널리 응용되고 있다. 이와 같은 물질을 이용한 소자를 제작할 경우 낮은 저항의 ohmic contact은 필수적이다. p-GaN의 ohmic contact은 아직까지 많은 문제점을 내포하고 있다. 그 중의 하나는 높은 doping 농도(>1018cm-3)의 p-GaN 박막을 성장하기가 어렵다는 것이며, 또 하나는 낮은 접촉 비저항을 얻기 위해선 7.5eV 이상의 큰 재가 function을 지닌 금속을 선택해야 한다. 그러나 5.5eV 이상의 재가 function을 갖는 금속은 존재하지 않는다. 위와 같은 문제점들은 p-GaN의 접촉 비저항이 10-2$\Omega$cm2이상의 높은 값을 갖게 만들고 있으며 이에 대한 해결방안으로는 고온의 열처리를 통하여 p-GaN와 금속사이에서 화학적 반응을 일으킴으로써 표면근처에서 캐리어농도를 증가시키고, 캐리어 수송의 형태가 tunneling 형태로 일어날 수 있도록 하는 tunneling current mechaism을 이용하는 것이다. 이에 본 연구에서는 MOCVD로 성장된 p-GaN 박막을 Mg의 activation을 증가시키기 위해 N2 분위기에서 4분간 80$0^{\circ}C$에서 RTA로 annealing을 하였으며, ohmic 접촉을 위한 금속으로 높은 재가 function과 좋은 adhesion 그리고 낮은 자체저항을 가지고 있는 Ni/ZSi/Ni/Au를 ohmic metal로 하여 contact한 후에 $700^{\circ}C$에서 1분간 rapid thermal annealing (RTA) 처리를 했다. contact resistance를 계산하기 위해 circular-TLM method를 이용하여 I-V 특성을 조사하였고, interface interaction을 알아보기 위해 SEM과 EDX, 그리고 XRD로 분석하였다. 또한 추가적으로 Si 계열의 compound metal인 PdSi와 PtSi에 대한 I-V 특성도 조사하여 비교하여 보았다.

• 한국진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.499-505
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• 2006

열 화학기상법으로 만든 GaN와 GaP 나노와이어에서 전계 방출과, 산소와 아르곤 분위기에서 안정성에 대해 조사하였다. GaN 나노와이어의 경우 산소 분위기에서 전계 방출이 급격하게 줄었으나, GaP에서는 그렇지 않았다. 두 나노와이어 모두 아르곤 분위기에서는 큰 변화가 없었다. GaP 나노와이어의 외부에 존재하는 산화물 층이 전자 방출 안정성에 크게 기여한 것으로 생각된다. 나노와이어에서 방출된 전자의 에너지 분포를 통해 반도체 나노와이어는 탄소 나노튜브와 그 전계 방출 메카니즘이 다름을 유추할 수 있었다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제42권10호
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• pp.9-18
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• 2005

Si, GaAs, InP 및 $In_{0.53}Ga_{0.47}AS$ 계단형 $p^{+}n$ 접합에서의 항복전압을 위한 해석적 표현식을 유도하였다. 해석적 항복전압을 위해 각 물질에 대한 Marsland의 lucky drift 파라미터를 이용하여 유효이온화계수를 각각 추출하였고, 이의 이온화 적분을 통해 얻은 해석적 항복전압 결과는 $10^{14}cm\;^{-3}\~5\times10\;^{17}cm\;^{-3}$도핑 농도 범위에서 실험 결과와 $10\%$ 오차 범위 이내로 잘 일치하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.237.1-237.1
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• 2011

Resistivity of GaN has been investigated under the influence of ion implantation. n-type, p-type and also undoped GaN has been used here. A ring shape pattern of Au was fabricated on GaN film by the photolithography technique. H, He and Ar were used for implantation. The ion implantation energy, fluence and post-implant annealing temperature varied in this research. Because of the making barrier in some selected area using ions, the resistivity changed in all the samples with the change of both fluence and energy. At room temperature, the resistivity of n-type GaN has been increased from $1.9{\times}10-2$ to $17.7{\times}10-2\;{\Omega}-cm$. This is high for He ion. But undoped and p-type GaN showed some anomalous character.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.21-21
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• 2003

To increase the light-emission efficiency of LED, we increased the internal and external quantum efficiency by suppressing the defect formation in the quantum well and by increasing the light extraction efficiency in LED, respectively. First, the internal quantum efficiency was improved by investigating the effect of a low temperature (LT) grown p-GaN layer on the In$\sub$0.25/GaN/GaN MQW in green LED. The properties of p-GaN was optimized at a low growth temperature of 900oC. A green LED using the optimized LT p-type GaN clearly showed the elimination of blue-shift which is originated by the MQW damage due to the high temperature growth process. This result was attributed to the suppression of indium inter-diffusion in MQW layer as evidenced by XRD and HR-TEM analysis. Secondly, we improved the light-extraction efficiency of LED. In spite of high internal quantum efficiency of GaN-based LED, the external quantum efficiency is still low due to the total internal reflection of the light at the semiconductor-air interface. To improve the probability of escaping the photons outside from the LED structure, we fabricated nano-sized cavities on a p-GaN surface utilizing Pt self-assembled metal clusters as an etch mask. Electroluminescence measurement showed that the relative optical output power was increased up to 80% compared to that of LED without nano-sized cavities. I-V measurement also showed that the electrical performance was improved. The enhanced LED performance was attributed to the enhancement of light escaping probability and the decrease of resistance due to the increase in contact area.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제53권4호
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• pp.1284-1288
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• 2021

In this work, we propose and design a GaN-based diode with a p-doped GaN (p-GaN) multi-well structure for high efficiency betavoltaic (BV) cells. The short-circuit current density (J_SC) and opencircuit voltage (V_OC) of the devices were investigated with variations of parameters such as the doping concentration, height, width of the p-GaN well region, well-to-well gap, and number of well regions. The J_SC of the device was significantly improved by a wider depletion area, which was obtained by applying the multi-well structure. The optimized device achieved a higher output power density by 8.6% than that of the conventional diode due to the enhancement of J_SC. The proposed device structure showed a high potential for a high efficiency BV cell candidate.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.355-355
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• 2012

Si (111) 기판 위에 polystyrene (PS) bead를 사용하여 만들어진 약 100 nm 나노 구멍에 GaN나노선을 molecular beam epitaxy 법으로 성장하였다. 성장 온도와 III/V 비율 변화에 대하여 성장된 GaN 나노선의 모양과 광학적 특성은 scanning electron microscopy (SEM)와 photoluminescence (PL) 등으로 조사하였으며, InN/GaN 이종접합 및 InGaN p-n 다이오드구조를 성장하여 atomic force microscopy의 tip 접촉방법으로 전기적 특성을 조사하였다. PL 측정 결과 성장온도가 높아지면 Ga 빈자리와 관계된 3.28 eV의 donor acceptor pair (DAP) 신호와 3.42 eV의 stacking faults (SF) 결함에 기인된 발광 신호세기가 감소하는 결과를 SEM으로부터 나노선 폭 및 길이는 좁아지면서 짧아지는 것을 관측하였다. 또한 nitrogen 원자양이 증가하면서 Ga 빈자리와 관련된 3.28 eV DAP 신호가 증가하는 것을 관측하였다. 이들 결과로부터 GaN 나노선의 SF 발광 신호관련 원인에 대하여 논의 하였다. AFM을 이용한 I-V 측정으로부터 성장조건 변화에 따른 GaN 나노선 및 p-n 접합 나노선의 전도 특성을 조사하여 나노선의 소자 응용에 대한 기본적인 물리특성을 규명하였다.