• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제16권1호
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• pp.13-19
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• 2009

상대습도와 $CO_2$ 기체의 실시간 동시 감지가 가능한 표면탄성파(SAW: Surface Acoustic Wave) 기반의 무선, 무전원 센서가 개발되었다. 본 소자는 $41^{\circ}YX\;LiNbO_3$ 기판 위에 만들어졌으며, 반사 지연선의 구조로 이루어져 있다. 본 논문의 반사 지연선은 양방향 감지가 가능한 Interdigital transducer(IDT)와 10개의 리플렉터(reflector)로 이루어져 있다. 감지 필름은 Teflon AF 2400과 친수성의 $SiO_2$층이 이용되었으며, 이는 각각 $CO_2$와 상대 습도의 감지를 담당한다. 소자의 제작에 앞서 최적의 소자 설계 조건들을 도출하기 위해 Couple of mode(COM) 모델링이 실시되었다. 시뮬레이션 결과를 반영하여 소자의 제작이 진행되었으며, 네트워크 분석기를 이용하여 무선 측정이 실시 되었다. 시간 영역에서 측정된 반사계수 $S_{11}$은 높은 신호 대 잡음 비, 작은 신호 감쇠, 적은 허위 피크를 보였다. 제작된 소자는 각각 $75{\sim}375ppm$의 $CO_2$ 범위와 $20{\sim}80%$의 상대 습도 범위에서 측정되었으며, 각각 $2^{\circ}/ppm$의 $CO_2$ 민감도, $7.45^{\circ}/%$의 상대습도에 대한 민감도를 보였고, 좋은 선형성과 반복성을 보였다. 또한 민감도 측정 과정에서 온도와 습도의 보상 과정을 거쳐 더욱 정확한 민감도를 갖도록 하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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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).

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제40권11호
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• pp.9-18
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• 2003

본 논문에서는 λ/4 반사층으로 이루어진 체적 탄성파 공진기의 두 가지 유형을 등가회로를 이용하여 이론적으로 분석하고 두 유형의 차이점을 비교 논의하였다. λ/2 모드는 상, 하부전극이 공기와 접하는 이상적인 공진기와 λ/4 모드는 상부전극은 공기와 접하고 하부전극 아래는 완전히 막혀 있는 이상적인 공진기와 비교하여 반사층이 공진특성에 미치는 영향을 분석하였다. 압전층으로는 ZnO 를 전극층으로는 Al 을 기판층은 Si 을 사용하였다. Mason 등가회로를 ABCD 파라미터를 추출할 수 있는 단순화된 등가회로로 변환하여 입력임피던스를 구하였다. 반사층의 두께 변화에 의한 공진주파수의 변화와 반사층의 기계적 Q 에 따른 전기적 Q 의 변화를 통해 하부전극 바로 아래의 반사층의 변화률이 제일 큼을 알 수 있었다. 반사층의 탄성 임피던스비가 증가함에 따라 Q 의 포화에 필요한 반사층의 수가 감소하였고 동일한 반사층 조건에서 λ/2 모드의 전기적 Q 가 λ/4 모드의 전기적 Q 보다 다소 크다는 사실을 확인하였다. 전기기계결합계수는 반사층수에 독립적이었고 반사층의 탄성 임피던스비가 증가함에 따라 증가하였다. 두 모드 모두 전기기계결합계수는 반사층에 탄성파 에너지의 존재로 인하여 이상적인 공진기보다 낮고 동일한 반사층 조건에서 λ/2 모드가 λ/4 모드보다 큼을 확인하였다. Ladder 필터 특성에는 반사층수가 증가할수록 삽입손실은 감소하지만 대역폭에는 큰 변화가 없었고 반사층의 탄성임피던스비가 높을수록 동일한 반사층수에서 삽입손실은 감소하였고 대역폭은 넓어졌다. 분석한 모든 특성으로 닥 때 λ/2 모드가 λ/4 모드보다 다소 우수하였다.