• 한국재료학회지
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• 제4권5호
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• pp.516-523
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• 1994

이논문에서는 metal organic chemical vapor deposition(MOCVD)에 의해서 성장된 InGaAsP/InP이종접합구조의 격자부정합이 Photoluminescence(PL)효율에 미치는 영향을 연구하였다. 격자부정합은 (400)과 {511} x-ray reflection을 통해 측정하였고, 부정합 전위의 유무는 x-ray to-pography와 PL imaging을 통해 확인했다. PL강도 측정결과, 상대적으로 높은 PL강도는 탄성적으로 스트레인을 받은 시료에, 낮은 PL강도는 전위로 인해 비탄성적으로 변형된 시료에서 얻어졌다. 성장온도에서 격자정합된 시료의 PL효율이 실온에서 가장 높은 것을 알 수 있었다. PL강도와 X-ray반치폭과 관계에서, 시료의 광전자 특성이 구조적 특성과 밀접하게 연관됨을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.95-95
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• 1999

격자부정합한 반도체 양자점은 광전소자 분야의 활용가능성으로 인하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 반도체 레이저 분야에서는 양자우물 레이저에 비하여 낮은 문턱전류 밀도, 높은 이득, 높은 양자효율, 그리고 극한 물성 등의 장점을 가지고 있다. 격자부정합한 구조로 양자점을 형성시키는 대표적인 물질이 InAs이다. InAs(격자상수 6.058 $\AA$)는 GaAs(격자상수 5.653 $\AA$)와 약 7%의 격자부정합을 가지고 잇기 때문에 GaAs 기판위에서 Stranski-Krastanov-like한 성장모드를 가지게 되고, 그로 인하여 자연적으로 양자점이 형성되게 된다. 3차원적으로 양자화된 특성을 가지는 InAs 양자점은 기저준위의 실온연속발진이 보고 되고 있으나 그 특성은 이론적으로 예측한 것과는 많이 다른 양상을 보이고 있다. 이것의 주된 원인으로는 양자점 크기 및 조성의 균일화, 그리고 양자점 크기 및 밀도의 최적호가 아직까지 이루어지고 있지 못하기 때문이다. 따라서 정밀하게 양자점을 제어하는 기술이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 분자선 에피택시(MBE)방법으로 GaAs(100) 기판위에 InAs 양자점을 크기에 따라 형성시키고, 양자점의 성장 형상을 AFM으로, 그리고 분광학적 특성을 Photoluminescence로 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.87-87
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• 1999

본 연구에서는 Pulsed Laser Deposition(이하 PDL)방법을 이용하여 Si기판에 (Ba,Sr)TiO3(이하 BST)박막을 MFS-FET(Metal-Ferroelectric-Semiconductor Field-effect Transistor)구조로 제조하였으며 BST박막의 강유전성이 BST 박막에 유도되는 응력에 어떤 영향을 받는지 살펴보았다. 본 연구에서는 완충막을 사용함으로써 BST박막과 완충막간의 격자부정합을 이용하여 BST박막에 강유전성을 유도하려고 하였다. 또한 MFS-FET구조의 BST박막에 유도되는 응력조절을 위하여 BST박막과 완충막의 두께를 변화하였으며 XRD를 통한 구조 분석 및 C-V test를 통한 전기적 특성을 관찰을 하였다. PLD법을 통해서 epitaxial 성장된 BST 박막에서는 Si에 epitaxial 성장된 완충막과의 격자부정합에 의한 BST박막내의 자발분극의 발생이 예상된다. 따라서, 본 연구는 강유전체의 자발분극에 의하여 발생되는 C-V 이력현상이 BST박막과 완충막과의 격자부정합에 의한 응력에 의해 발생될 것으로 예상하여, BST 박막에 유도되는 응력과 C-V 이력현상의 관계를 통하여 상온에서 상유전성을 갖는 BST가 응력에 의하여 어느 정도의 강유전성을 나타내는지를 밝히기 위해 진행되었다. 본 연구에서 사용된 완충막은 YSZ(Yttria Stabilized Zirconia)박막으로 0.4mTorrO2 분위기 하에서 600~80$0^{\circ}C$의 온도에서 증착하여 상형성을 살펴보았고 $700^{\circ}C$에서 epitaxial 성장을 확인하였으며 두께는 30~$\AA$으로 변화하였다. 또한 BST박막은 완충막과의 전압분배를 고려해 300~2000$\AA$으로 두께를 변화를 시키며 증착하였다. MFS 구조에서 Al 전극을 사용하여 완충막과 BST박막간의 두께 변화에 따른 Capacitance - Voltage(C-V) 측정을 하였으며 이를 통하여 강유전상의 특성인 C-V 이력현상을 관찰하였다. 그 결과 YSZ 박막에서는 C-V 이력현상이 나타나지 않았으며 BST 박막에서는 약 1.2V의 C-V이력현상이 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제5권8호
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• pp.936-944
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• 1995

본 논문에서는 저압 유기금속 기상성장(low pressure metal organic vapor phase epitaxy) 장치에 의해 성장된 InGaAsP/InP 구조의 상(phase) 분리현상(Spinodal 분해)이 photoluminescence (PL)의 강도와 반치폭(full-width at half maximum, FWHM)에 미치는 영향에 대해 연구하였다. 시료의 격자부정합은 double crystal x-ray diffractometer를 사용하여 측정하였고, InGaAsP에피막의 Spinodal분해조직은 투과전자현미경 (transmission electron microscopy, TEM)을 사용하여 관측하였다. 격자부정합에서 도출된 부정합응력과 Spinodal 모듈레이션의 주기(periodicity)와 밀접한 관계가 있음이 밝혀졌다. 또한 이러한 InGaAsP에피막의 미세조직 구조와 시료의 광전 특성이 어떤 관계가 있는지 알기 위해 PL 실험을 수행했으며, PL강도와 FWHM이 조성 모듈레이션의 주기에 강하게 의존한다는 것을 알 수 있었다. 이 현상을 심층적으로 연구하기 위해 부정합응력이 야기할 수 있는 interaction 탄성변형 에너지라는 새로운 함수를 유도하였으며 이에 의하여 실험결과를 설명할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제11권1호
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• pp.50-58
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• 2002

Si 기판 위에 GaN의 성장은 Si이 사파이어보다 값이 저렴하고, 기존의 Si의 직접회로 공정에 GaN를 쉽게 접목시킬 수 있는 측면에서 다양한 장점이 있다. 그러나, Si은 GaN와의 격자상수와 열팽창계수의 차이가 사파이어보다 크며, 이로 인해 격자부정합에 의한 여러 결함을 발생시킨다. 따라서, Si 기판 위에 고품질의 GaN를 얻기 위해서는 AlN과 같은 완충층을 사용하여 격자부정합에 의한 결함을 줄여야 한다. 본 연구에서는 Si (111) 기판 위에 MOCVD, 스퍼터링과 MOMBE의 3가지 방법으로 결정성이 다른 3가지 유형의 AlN 완충층을 얻은 후, MOCVD법으로 GaN를 증착시켜 각각의 성장특성을 비교하였다. AlN 완충층과 GaN의 격자결합, 완충층의 표면 거칠기가 격자결함에 미치는 영향, 결정성, 성장방향, 결함(공공, 적층결함, 전위) 등을 TEM, XRD를 이용해 비교 분석하였다. AlN완충층의 결정성은 GaN의 성장에 있어 매우 큰 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 초기 성장과정에서 MOCVD과 MOMBE 법으로 성장시킨 AlN 완충층은 GaN 초기 성장에서 out-of-plane의 성장방향이 틀어지는 것을 감소시켜 주었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제11권3호
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• pp.388-402
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• 2000

주기적인 구형격자를 갖는 유전체 코팅된 도체 실린더에 대해 무한 주기 구조와 유한 주기 구조에 대한 누설 파 안테나의 복사 특성을 이론적으로 해석하였다. 무한 주기 구조에 대하여는 모드 정합 법을 적용하여 해석하 였고, 유한 주기 구조에 대하여는 퓨리에 변환과 모드 전개를 사용하여 적분 방정식을 유도하고 선형 연립 방정 식을 얻는다. 구형격자의 폭, 깊이, 유전체 코팅두께, 도체 실린더의 반경, 유한 구형격자 개수의 영향이 위상 상 수, 누설 상수 및 복사패턴 등과 복사 특성에 미치는 영향을 조사하였고, 유한 주기 구조와 무한 주기 구조의 결 과를 비교하고 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 균일 유한 주기 구형격자에 의한 높은 측엽을 줄이기 위해 안테나 의 전후단 부에 테이퍼링과 비균일 준주기 슬롯배열을 고려하였다. 또한 구형격자 표면파 안테나에 사용되는 구 형격자 주기. 폭, 깊이에 대해 테이퍼링을 통해 낮은 측엽을 갖는 endfire 복사패턴을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제6권3호
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• pp.263-266
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• 1997

$In_{0.1}Ga_{0.9}As$/GaAs의 계면 특성을 상온에서 photoreflectance(PR) 측정을 통하여 연구 하였다. 에피층의 두께가 증가함에 따라 PR 신호에서 Franz-Keldysh oscillation(FKO)의 주 기가 감소하였고, 계면 전기장은 감소되었다. 이것은 InGaAs와 GaAs의 이종접합계면 부근 에서 격자부정합에 의한 결함이 증가되었기 때문으로 생각된다. 에피층의 두께가 300$\AA$보다 적은 경우 두께가 얇아짐에 따라 InGaAs층이 임계 두께에 가까워져 strain의 영향으로 밴 드갭 에너지가 크게 이동하였다.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제39권11호
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• pp.28-33
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• 2002

본 논문에서는 유한 차분 시간영역 해석법을 이용하여 PCS용 임피던스 정합 모노폴 마이크로스트립 안테나를 해석하였다. FDTD 격자를 나누기 위해서 Berenger 가 제안한 완전정합층 흡수경계조건을 사용하였다. 소스 신호로 Gaussian 펄스를 사용하고, 급전부는 내부저항 전압원을 적용시켜 모델링 하였다. FDTD법은 근계 해석 기술이므로 안테나의 방사패턴과 이득을 구하기 위해서는 시간영역과 주파수영역에 모두 적용이 가능한 근계를 원계로 변환하는 것이 필요하다. 따라서 원계 방사패턴을 계산하기 위해 주파수영역 변환을 사용하였다. FDTD법에 의해 얻어진 해석 결과는 HFSS 소프트웨어를 사용한 해석 결과와 비교 분석하였으며, 만족한 결과를 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.476-477
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• 2013

반도체의 성능은 최근 10년 사이에 급격하게 발전했고 아날로그 및 디지털 회로 소자들에 있어 저전력/고속 특성 요구가 커지고 있다 [1]. 상온에서 30,000 $cm^2$/Vs 이상의 전자 이동도를 가지며 큰 conduction band offset을 갖는 InAs/AlSb 2차원전자가스(2DEG) 소자는 Spinorbit-interaction의 값이 매우 커서 SPIN-FET 소자로 크게 주목받고 있다 [2]. 본 발표자들은 GaAs 기판위에 성장한 InAs 2DEG HEMT 소자의 전/자기적인 특성과 고속반응 물질로 주목 받는 InSb 박막소자의 doping 특성에 따른 전기적/물리적인 특성의 평가에 대해 그 결과를 소개하고자 한다. 격자정합과 Semi-insulating 기판의 부재로 상용화되어 있는 GaAs와 InP 기판위에 물질차이에 따른 고유의 한계 특성을 줄이기 위한 Pseudomorphic이라 불리는 특별한 박막 성장 기법을 적용하여 높은 전자 이동도를 가지며 spin length가 길어 Spin-FET로서 크게 주목받고 있는 InAs 2DEG HEMT 소자를 완성시켰다. 60,000 ($cm^2$/Vs) 이상의 높은 전자 이동도를 갖는 소자의 구현을 목표로 연구를 진행하였으며 1.8 K에서 측정된 Spin-orbit interaction의 값은 6.3e-12 (eVm)이다. InAs/InGaAs/InAlAs 및 InGaAs/InAlAs 구조의 InP 기반의 소자에서 보다 큰 값으로 향후 Spin-FET 응용에 크게 기대하고 있다. 또한, GaAs 기판위에 구현된 InSb 소자는 격자부정합 감소를 위해 InAs 양자점을 사용하여 약 $2.6{\mu}m$ 두께로 구현된 InSb 박막 소자는 상온에서 약 60,400 ($cm^2$/Vs)의 상온 전자이동도를 보였으며 현재 동일 두께에서 세계 최고결과(~50,000 $cm^2$/Vs)에 비해 월등하게 높은 값을 보이고 있다. Hall bar pattern 공정을 거쳐 완성된 소자는 측정 결과 10~20% 이상 향상된 전자 이동도를 보였다. 2e18/$cm^3$ 미만의 p-doping의 경우, 상온에서 n-type 특성을 보이나, 저온에서 p-type으로 변하는 특성을 보였고 n-doping의 경우 5e17/$cm^3$까지는 전자 이동도만 감소하고, doping에 의한 효과는 크게 없었다. 1e18/$cm^3$의 높은 doping을 할 경우 carrier가 증가하는 것을 확인했다. 이상의 측정 결과로 Spin-FET 소자로서 아주 우수하다는 것을 확인할 수 있었고 n-/p- type이 특성을 고려한 high quality InSb 박막소자의 응용을 위한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.340-341
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• 2013

양자점(Quantum dots; QDs)은 단전자 트랜지스터, 레이저, 발광다이오드, 적외선 검출기와 같은 고효율 광전소자 응용을 위해 활발한 연구가 진행되고 있다. II-VI 족 화합물 반도체는 III-V 족 화합물 반도체와 비교했을 때 더 큰 엑시톤 결합에너지(exciton binding energy)를 가지는 우수한 특성을 보이고 있으며 이러한 성질을 가지는 II-VI 족 화합물 반도체 중에서도 넓은 에너지 갭을 가지는 CdTe 양자점은 녹색 영역대의 광전자 소자로서 활용되고 있다. 기존의 CdTe/ZnTe 양자점을 성장하기 위해 ZnTe와 격자부정합이 적은 GaAs 기판을 이용한 연구가 주를 이룬 반면 Si기판을 이용한 연구는 미흡하다. 하지만 Si 기판은 GaAs 기판에 비해 값이 싸고, 여러 분야에 응용이 가능하며 대량생산이 가능하다는 이점을 가지고 있어 초고속, 초고효율 반도체 광전소자의 제작을 가능케 할 것으로 기대된다. 또한 양자점의 고효율 광전소자에 응용을 위해서는 Si 기판 위에 양자점의 크기를 효율적으로 조절하는 연구 뿐 아니라 양자점의 크기에 따른 운반자 동역학에 대한 연구도 중요하다. 본 연구에선 분자선 에피 성장법(Molecular Beam Epitaxy; MBE)과 원자층 교대 성장법(Atomic Layer Epitaxy; ALE)을 이용하여 Si 기판 위에 성장한 CdTe/ZnTe 양자점의 크기에 따른 광학적 특성을 연구하였다. 저온 광 루미네센스(PhotoLuminescence; PL) 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 더 낮은 에너지영역으로 피크가 이동하는 것을 확인하였다. 그리고 온도 의존 광루미네센스 측정 결과 양자점의 크기가 증가함에 따라 열적 활성화 에너지가 증가하는 것을 관찰하였는데, 이는 양자점의 운반자 구속효과가 증가하였기 때문이다. 또한 시분해 광루미네센스 측정 결과 CdTe/ZnTe 양자점의 크기가 증가함에 따라 소멸 시간이 긴 값을 갖는 것을 관찰하였는데, 이는 양자점의 크기가 증가함에 따라 엑시톤 진동 세기가 감소하였기 때문이다. 이와 같은 결과 Si 기판 위에 성장한 CdTe/ZnTe 양자점의 크기에 따른 열적 활성화 에너지와 운반자 동역학에 대해 이해 할 수 있었다.