• Applied Science and Convergence Technology
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• 제23권5호
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• pp.296-300
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• 2014

The synthesis of pure and rare-earth doped gallium oxide (${\beta}-Ga_2O_3$) nanoparticles is reported. The synthesized nanoparticles are characterized with XRD, TEM, and PL analyses. Strong blue emission is observed from un-doped gallium oxide nanoparticles, while nanoparticles doped with $Eu^{3+}$ and $Tb^{3+}$ give strong red and green emissions, respectively. When doped with $Eu^{3+}$ and $Tb^{3+}$ together, gallium oxide nanoparticles emit white light. The CIE coordinate of the emitted light was found to be (0.33, 0.33), which is well within the white light region.

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 한국현미경학회 2002년도 제33차 추계학술대회
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• pp.38-40
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• 2002

• 전기화학회지
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• 제12권2호
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• pp.189-195
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• 2009

고순도의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드(nanorods)가 니켈산화물 나노입자를 촉매로 사용하고 갈륨금속분말을 원료물질로 이용하여 화학기상증착법으로 합성되었다. 전계방출형 주사전자현미경을 이용하여 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 관찰한 결과, 평균직경은 약 160 nm 그리고 평균길이는 $4{\mu}m$였으며 vaporsolid(VS) 성장기구를 통하여 성장되었음을 알 수 있었다. X-선 회절시험과 고분해능 투과전자 현미경을 이용한 결정구조 분석 결과, 합성된 나노로드의 내부는 단사정계 결정구조를 가지는 단결정의 $\beta-Ga_{2}O_{3}$로 이루어져 있고 외벽은 비정질 갈륨옥사이드로 이루어진 코어-셀 구조로 구성되어 있는 것을 확인하였다. 합성된 $\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드를 음극 활물질로 사용하여 전극을 제조하고 전기화학적 특성을 분석한 결과, 리튬/$\beta-Ga_{2}O_{3}$ 나노로드 전지는 첫 방전 시 867 mAh/g-$\beta-Ga_{2}O_{3}$의 높은 용량을 나타내었으나 초기 비가역 용량으로 인해 62%의 낮은 충 방전 효율을 나타내었다. 그러나 5 사이클 이후 높은 충 방전 효율을 보이며 30 사이클까지 안정된 사이클 특성을 나타내었다.

• 한국재료학회지
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• 제15권5호
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• pp.348-352
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• 2005

Gallium oxyhydroxide (GaOOH) powders were heat-treated in a flowing ammonia gas to form GaN, and the reaction kinetics of the oxide to nitride was quantitatively determined by X-ray diffraction analysis. GaOOH turned into intermediate mixed phases of $\alpha-\;and\;\beta-Ga_2O_3$, and then single phase of GaN. The reaction time for full conversion $(t_c)$ decreased as the temperature increased. There were two-types of rapid reaction processes with the reaction temperature in the initial stage of nitridation at below $t_c$, and a relatively slow processes followed over $t_c$ does not depends on temperatures. The nitridation process was found to be limited by the rate of an interfacial reaction with the reaction order n value of 1 at $800^{\circ}C$ and by the diffusion-limited reaction with the n of 2 at above $1000^{\circ}C$, respectively, at below $t_c$. The activation energy for the reaction was calculated to be 1.84 eV in the temperature of below $830^{\circ}C$, and decreased to 0.38 eV above $830^{\circ}C$. From the comparative analysis of data, it strongly suggest the rate-controlling step changed from chemical reaction to mass transport above $830^{\circ}C$.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권4호
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• pp.121-127
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• 2022

초광역대 반도체인 β-Ga₂O₃은 고전력 반도체 소재에 대한 유망한 응용으로 인해 큰 주목을 받고 있다. 5가지 다른 다형 중 가장 안정적인 상인 β-Ga₂O₃는 4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전계를 갖는다. 또한, 이는 용융 소스로부터 성장될 수 있어 전력반도체용 SiC, GaN 및 다이아몬드와 같은 다른 와이드 밴드갭 반도체보다 더 높은 성장률과 더 낮은 제조 비용으로 성장이 가능하다. 이 연구에서 β-Ga₂O₃ 단결정 성장은 EFG(edge-defined film-fed growth) 방법에 의해 성장되었다. 성장 방향과 주면을 각각 β-Ga₂O₃ 결정의 [010] 방향과 (100)면으로 성장하였다. Raman 분석의 스펙트럼으로 β-Ga₂O₃ 잉곳의 결정상과 불순물을 확인하였고, 고해상도 X선 회절(HRXRD)을 이용하여 결정 품질과 결정 방향을 분석하였다. 또한 EFG 방법으로 성장한 β-Ga₂O₃ 리본형태의 잉곳을 각 위치별로 결정 품질과 다양한 특성을 체계적으로 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제32권3호
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• pp.201-206
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• 2019

This report constitutes the first demonstration in Korea of single-crystal lateral gallium oxide ($Ga_2O_3$) as a metal-oxide-semiconductor field-effect-transistor (MOSFET), with a breakdown voltage in excess of 480 V. A Si-doped channel layer was grown on a Fe-doped semi-insulating ${\beta}-Ga_2O_3$ (010) substrate by molecular beam epitaxy. The single-crystal substrate was grown by the edge-defined film-fed growth method and wafered to a size of $10{\times}15mm^2$. Although we fabricated several types of power devices using the same process, we only report the characterization of a finger-type MOSFET with a gate length ($L_g$) of $2{\mu}m$ and a gate-drain spacing ($L_{gd}$) of $5{\mu}m$. The MOSFET showed a favorable drain current modulation according to the gate voltage swing. A complete drain current pinch-off feature was also obtained for $V_{gs}<-6V$, and the three-terminal off-state breakdown voltage was over 482 V in a $L_{gd}=5{\mu}m$ device measured in Fluorinert ambient at $V_{gs}=-10V$. A low drain leakage current of 4.7 nA at the off-state led to a high on/off drain current ratio of approximately $5.3{\times}10^5$. These device characteristics indicate the promising potential of $Ga_2O_3$-based electrical devices for next-generation high-power device applications, such as electrical autonomous vehicles, railroads, photovoltaics, renewable energy, and industry.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.427-431
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• 2020

In this research, we evaluated the electrical properties of polycrystalline-gallium-oxIde (Ga₂O₃) thin films grown by mist-CVD. A 500~800 nm-thick Ga₂O₃ film was used as a channel in a fabricated bottom-gate MOSFET device. The phase stability of the β-phase Ga₂O₃ layer was enhanced by an annealing treatment. A Ti/Al metal stack served as source and drain electrodes. Maximum drain current (I_D) exceeded 1 mA at a drain voltage (V_D) of 20 V. Electron mobility of the β-Ga₂O₃ channel was determined from maximum transconductance (g_m), as approximately, 1.39 ㎠/Vs. Reasonable device characteristics were demonstrated, from measurement of drain current-gate voltage, for mist-CVD-grown Ga₂O₃ thin films.

• 전자공학회논문지
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• 제54권1호
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• pp.21-25
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• 2017

본 연구에서는 최근 차세대 전력 반도체로 관심을 받고 있는 단결정 ${\beta}-Ga_2O_3$를 이용한 쇼트키 배리어 다이오드 제작 및 특성 분석을 수행하였다. 쇼트키 배리어 다이오드는 Sn으로 도핑된 $2{\mu}m$ 두께의 저농도 N 타입 에피층 상에 Pt/Ti/Au 쇼트키 접합으로 제작되었으며 측정된 특성은 > 180 V의 항복전압, $1.26m{\Omega}{\cdot}cm^2$의 온 저항, 그리고 1 V의 순 방향 전압에서 $77A/cm^2$, 1.5 V에서 $473A/cm^2$의 순방향 전류 특성을 나타내었다. 본 연구를 통하여 단결정 ${\beta}-Ga_2O_3$의 전력반도체 활용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제14권4호
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• pp.225-230
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• 2011

Copper indium gallium selenide (CIGS) 기반 박막 태양전지는 저렴한 제작 단가 및 다른 박막 태양전지에 비해 높은 효율을 보여 실리콘 기반 태양전지의 차세대 태양전지로 각광을 받고 있다. 구성 요소 중 buffer 층은 window 층과 absorber 층 사이의 높은 밴드 갭(band gap)을 해소 해주는 역할을 한다. 기존의 cadmium sulfide(CdS)의 인체 유해성 때문에 이를 대신할 indium sulfide(In2S3)를 이용한 buffer 층의 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기화학적인 방법을 통해 값싸고 간편하게 indium sulfide buffer 층을 전극 표면에 합성하는 연구를 진행하였다. Indium-Tin-Oxide(ITO) 전극표면을 sodium thiosulfate 및 indium sulfate의 혼합물 용액에 담그고 환원 전위를 인가하여 indium sulfide를 합성하였다. 크기가 다른 두 전압을 교대로 인가하여 확산 한계(diffusion limit)를 최소화 함으로써 표면에 균일한 조성을 가지는 buffer 층을 합성해 낼 수 있었다. 또한 합성 중 온도의 조절을 통해 buffer 층의 밴드 갭을 최적화 할 수 있었다. 이렇게 전기화학적으로 합성된 buffer 층은 X-선 광전자 분광법과 회절법의 분석을 통해 ${\beta}$-indium sulfide 결정구조를 가짐을 확인 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제23권2호
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• pp.104-111
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• 2013

In this study, GaN powders were synthesized from gallium oxide-hydroxide (GaOOH) through an ammonification process in an $NH_3$ flow with the variation of $B_2O_3$ additives within a temperature range of $300-1050^{\circ}C$. The additive effect of $B_2O_3$ on the hexagonal phase GaN powder synthesis route was examined by X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fourier transformation infrared transmission (FTIR) spectroscopy. With increasing the mol% of $B_2O_3$ additive in the GaOOH precursor powder, the transition temperature and the activation energy for GaN powder formation increased while the GaN synthesis limit-time ($t_c$) shortened. The XPS results showed that Boron compounds of $B_2O_3$ and BN coexisted in the synthesized GaN powders. From the FTIR spectra, we were able to confirm that the GaN powder consisted of an amorphous or cubic phase $B_2O_3$ due to bond formation between B and O and the amorphous phase BN due to B-N bonds. The GaN powder synthesized from GaOOH and $B_2O_3$ mixed powder by an ammonification route through ${\beta}-Ga_2O_3$ intermediate state. During the ammonification process, boron compounds of $B_2O_3$ and BN coated ${\beta}-Ga_2O_3$ and GaN particles limited further nitridation processes.