• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 디스플레이 광소자분야
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• pp.96-99
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• 2003

본 논문에서는 수치 해석 방법을 이용하여 $In_{x}Ga_{1-x}N/GaN$ (x=0.06~0.1) 양자우물 구조의 에너지 준위를 계산하였다. InGaN 벌크 샘플(bulk sample)의 PL(photoluminescence) 데이터로부터 bowing factor를 결정한 후 InGaN의 유효 에너지 밴드갭을 계산하였고, InGaN/GaN 양자우물 구조의 전도대와 가전자대의 오프셋(offset)을 0.67/0.33으로 정하였다. 다음으로, 양자화 효과에 의한 에너지 변위와 압전장(piezoelectric field)을 제외한 양축 압축 변형(biaxial compressive strain)에 의한 에너지 변위를 고려하여 기저준위 전자와 heavy hole(le-1hh)간의 천이 에너지를 계산하였다. 계산된 천이 에너지는 PL로 측정한 천이 에너지에 비해 약 9~15 meV 크게 관찰되었는데, 이것은 InGaN/GaN 양자우물 계면에 발생하는 압전장 때문인 것으로 생각된다.

• 한국재료학회지
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• 제12권1호
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• pp.54-57
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• 2002

We have grown undoped $In_ xGa_{1-x}N,\; In_xGa_{1-x}N:Si\;and\;In_{0.1}Ga_{0.9}N:Zn$ thin films by MOCVD at temperature between 880 and $710^{\circ}C which endows various In composition in the epilayer from 0.07 to 0.22 as examined using X-ray diffraction, optical absorption(OA), photocurrent (PC) and photoluminescence (PL). The In molar fraction estimated from PL results is higher than that from the OA, PC, and X-ray data for $X{\le}0.22$, which may be caused by phase separation. However, the In molar fraction estimated by X-ray diffraction, OA, PC and PL for $In_xGa_{1-x}N:Si$ does not show discrepancy. With the appropriate Zn doping in undoped $In_{0.1}Ga_{0.9}N$, the emission peak is shifted from 3.15 eV which originates from the band edge emission peak to 2.65 eV which resulted from the conduction band to acceptor transition due to a deep acceptor level.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.691-697
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• 2000

자외선 검출소자로 응용될 수 있는 우수한 특성을 지진 $Al_xGa_{1-x}N$ 박막을 MOCVD 법으로 성장시킨 후 박막의 구조적인 특성을 조사하였다. 사파이어 기판 위에 성장된 $Al_xGa_{1-x}N$의 물리적인 특성을 평가하기 위해 Synchrotron Radiation XRD를 사용하였다. $Al_xGa_{1-x}N$의 두께가 커질수록 박막의 결정성은 증가하였으며 아래층은 Undoped GaN의 결정성과 성장된 $Al_xGa_{1-x}N$의 결정성이 서로 비례적인 상관관계를 가지고 있음을 알아내었다. Al 조성비는 막질에 크게 영향을 주었으며 조성비가 높아질수록 표면 형상은 매우 나빠졌다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.2
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• pp.1010-1014
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• 2004

High quality GaN layer and $In_xGa_{1-x}N$ alloy were obtained on (0001)sapphire substrate using ammonia$(NH_3)$ and dimethylhydrazine$(DMH_y)$ as a nitrogen source by gas source molecular hem epitaxy(GSMBE) respectively. As a result, RHEED is used to investigate the relaxation processes which take place during the growth of GaN and $In_xGa_{1-x}N$. The full Width at half maximum of the x-ray diffraction(FWHM) rocking curve measured from Plane of GaN has exhibitted as narrow as 8 arcmin. Photoluminescence measurement of GaN and $In_xGa_{1-x}N$ were investigated at room temperature, where the intensity of the band edge emission is much stronger than that of deep level emission. In content of $In_xGa_{1-x}N$ epitaxial layer according to growth condition was investigated.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권6호
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• pp.553-557
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• 1999

MOCVD로 성장된 $A1_x$$Ga_{1-x}$N/GaN 박막의 광학적 특성을 이해하기 위하여 실온에서 광발광(PL), 광전류)PC), 광단속에 의한 광권도도(PPC) 측정하였다. PL과 PC로 결정된 $A1_x$$Ga_{1-x}$N/GaN 박막의 광학적 에너지 간격은 3.7eV 이었다. PC측정 시 빛을 시료의 위쪽에서 조사시켰을 때에는 3.70, 3.40eV의 peak와 2.2eV 근방에서 broad한 peak가 관측되었다. 그러나 기판 쪽에서 빛을 조사시켰을 때의 PC 스펙트럼은 2.2eV 근방에서 broad한 peak와 3.43eV peak 만을 볼 수 있었다. PPC실험에서 관측된 photocurrent quenching과 비정상적인 PPC현상은 GaN 띠간격내에 형성된 전위나 vacancy 등의 결정결함 준위내에 전자들이 포획되고 오랫동안 포화되어 있다가 다시 방전되는 현상으로 보인다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제22권8호
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• pp.677-681
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• 2009

$In_xGa_{1-x}N$ alloys with 20-nm-thickness were deposited onto Mg:GaN/AlN/SiC substrates by MOCVD at $800\;^{\circ}C$. TMGa, TMIn and $NH_3$ were used as the precursor of gallium, indium and nitrogen, respectively. The mole ratio of indium in $In_xGa_{1-x}N$ films varied between 0 and 0.2. The energy-band-gaps of the films were obtained from the photoluminescence and cathodoluminescence peaks. The mole ratios of $In_xGa_{1-x}N$ films were calculated by applying Vegard's law to XRD results. The energy-band-gap versus indium composition plot for $In_xGa_{1-x}N$ alloys were well fit with a bowing parameter of 2.27.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.119-119
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• 1999

GaN-based 물질들은 blue와 UV 영역의 LED, LD와 같은 광소자가 상용화되었을 뿐만아니라 HBT, FET와 같은 전기소자로도 널리 응용될 시점이지만 아직까지 해결되지 않은 문제점들이 있다. 그 중에 하나가 바로 GaN의 격자상수와 일치하는 기판이 없어 발생하는 dislocation인데, 이를 해결하기 위한 방법으로 새로운 기판이나, buffer, 또는 새로운 성장방법(ELOG) 등을 시도하고 있으나 dislocation density는 아직 높은 (107~1010cm-2) 상태이다. 이에 본 연구에서는 dislocation을 줄이기 위한 방책으로 InxGa1-xN를 새로운 buffer층으로 사용하여 GaN 박막을 MBE 방법으로 성장하였다. InxGa1-xN를 선택한 이유는 GaN와의 격자상수차이가 In0.12Ga0.88N일 경우 거의 일치한다는 보고가 있으며, 특히 InGaN의 melting point는 GaN의 성장온도 보다는 약간 높기 때문에 GaN 박막을 성장할 때와 식힐 때의 InGaN 원자결합은 약하게 작용되며, 결국 이는 열적인 stress를 줄여주게 된다. 이와 같이 성장된 GaN 박막은 그 결정성을 XRD로 분석하였고, 표면과 계면을 SEM으로 관찰하였다. 그리고 그 광학적 특성을 저온 PL로서 조사하였다. 그 결과를 살펴보면 35$^{\circ}$ 근방에서 GaN(0002) peak가 나온 것으로 보아 wurtzite 구조가 성장됨을 XRD로부터 확인하였다. 그리고 저온 (12K) PL에서는 3.470eV의 D$^{\circ}$X peak뿐만 아니라 3.258eV에 해당하는 peak를 얻었는데, 이는 InxGa1-xN buffer layer의 vapour pressure가 높은 (<50$0^{\circ}C$)에 도달하게 됨으로써 dissociation이 일어나면서 초기 성장이 이루어졌고 이는 다시 계면에서의 inter-diffusion을 발생시킨 것으로 보여진다.

• 한국진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.37-43
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• 2009

$In_xGa_{1-x}N$/GaN 다중양자우물 구조의 EL 특성을 온도와 주입전류 변화에 따른 특성을 조사하였다 저전류와 고전류 주입시 EL 효율의 온도 의존 변화는 매우 다르게 나타나는데, 이러한 온도와 전류의 변화에 의한 독특한 EL 효율의 변화는 내부전기장의 존재 하에 순방향 바이어스에 기인한 외부전기장의 영향인 것으로 볼 수 있다. 그리고 $In_xGa_{1-x}N$/GaN 다중양자우물 구조에서 In 성비의 증가는 발광파장위치의 적색이동을 보였다. 15K에서 주입 전류의 증가에 따라 녹색 양자우물 구조는 80 meV와 청색 양자우물 구조는 22 meV의 청색 편이를 하였다. 이는 전류의 증가에 의해 단위 시간당 생성되는 캐리어 수가증가하게 되고 그에 따라 subband가 급격히 채워지는 band filling 현상이 일어나게 되어 짧은 파장에서 재결합이 증가하기 때문이다. 그리고 청색과 녹색 다중 양자우물구조의 짧은 파장 쪽으로의 편이 차이는 In 농도에 기인한 것으로 In 농도가 높으면 양자우물 깊이가 증가되어 더 강한 양자속박효과가 작용하여 캐리어 구속력이 증가하기 때문 것으로 볼 수 있다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.89-93
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• 2004

Piezoelectric fields built in I $n_{x}$G $a_1$$_{-x}$N/GaN (x=0.06∼0.1) quantum wells (QWs) have been estimated by comparing the transition energies, both calculated and measured by photoluminescence (PL). The calculation was numerically carried out with a rectangular QW model, where the effective bandgap considering a bowing facto, energy levels quantized for the lowest lying electrons and heavy holes (1e-lhh), and biaxial compressive strain were included except for the piezoelectric fields. The calculated values were observed to be larger (9∼15 meV) than the measured values by PL, which was considered to be caused by the piezoelectric fields built in InGaN/GaN QW interface. In addition, we observed the energy shift by measuring the EPDPL (excitation power-dependent PL), which was compared with the energy difference caused by the piezoelectric fields.

• 한국재료학회지
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• 제22권4호
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• pp.185-189
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• 2012

We report plasma-assisted molecular beam epitaxy of $In_XGa_{1-X}N$ films on c-plane sapphire substrates. Prior to the growth of $In_XGa_{1-X}N$ films, GaN film was grown on the nitride c-plane sapphire substrate by two-dimensional (2D) growth mode. For the growth of GaN, Ga flux of $3.7{\times}10^{-8}$ torr as a beam equivalent pressure (BEP) and a plasma power of 150 W with a nitrogen flow rate of 0.76 sccm were fixed. The growth of 2D GaN growth was confirmed by $in-situ$ reflection high-energy electron diffraction (RHEED) by observing a streaky RHEED pattern with a strong specular spot. InN films showed lower growth rates even with the same growth conditions (same growth temperature, same plasma condition, and same BEP value of III element) than those of GaN films. It was observed that the growth rate of GaN is 1.7 times higher than that of InN, which is probably caused by the higher vapor pressure of In. For the growth of $In_xGa_{1-x}N$ films with different In compositions, total III-element flux (Ga plus In BEPs) was set to $3.7{\times}10^{-8}$ torr, which was the BEP value for the 2D growth of GaN. The In compositions of the $In_xGa_{1-x}N$ films were determined to be 28, 41, 45, and 53% based on the peak position of (0002) reflection in x-ray ${\theta}-2{\theta}$ measurements. The growth of $In_xGa_{1-x}N$ films did not show a streaky RHEED pattern but showed spotty patterns with weak streaky lines. This means that the net sticking coefficients of In and Ga, considered based on the growth rates of GaN and InN, are not the only factor governing the growth mode; another factor such as migration velocity should be considered. The sample with an In composition of 41% showed the lowest full width at half maximum value of 0.20 degree from the x-ray (0002) omega rocking curve measurements and the lowest root mean square roughness value of 0.71 nm.