• 한국결정성장학회지
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• 제18권3호
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• pp.97-100
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• 2008

HVPE 법에 의해 성장시킨 GaN 박막이 기판에 따라서 극성과 비극성 특성의 변화에 대해 연구하였다. A-plane($11{\bar{2}}0$), C-plane(0001) and M-Plane($10{\bar{1}}0$) 사파이어 기판을 이용하여 $10\;{\mu}m$ 두께의 GaN 박막을 성장하였다. 광학현미경 및 원자력간 현미경(OM, AFM)을 이용해 표면 구조를 관찰하고, HRXD를 통해 이들은 모두 wurtzite 구조를 갖고 C-plane으로 성장시에는, 극성 특성을, A-plane 및 M-plane 성장 시에는 비극성 특성을 가짐을 확인하였으며, Photoluminescence (PL)측정 결과 3.4 eV에서 발광 피크, 2.2 eV에서 yellow luminescence peak를 확인하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제21권4호
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• pp.45-49
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• 2014

본 연구에서는 낮은 비용과 간단한 공정의 장점을 가지고 있는 저온수열합성법을 이용하여 r-plane (1-102) sapphire 기판 위에 non-polar a-plane ZnO 박막을 성장하였다. 일반적으로 nanorod 형태의 ZnO를 성장시키는 특성을 보이는 Hexamethylenetetramine (HMT)와 2D layer 형태의 ZnO를 성장특성을 보이는 것으로 알려진 sodium citrate, 두 가지 전구체를 동시에 첨가하여 성장 하였을 때 몰 농도의 변화에 따른 ZnO 성장 특성을 비교해 보았다. ZnO 구조체의 형태와 특성 변화에 대하여 field emission scanning electron microscope (FE-SEM), high resolution X-ray diffraction(HRXRD)을 이용하여 분석을 진행하였다. 결과적으로, 두 가지의 용액의 특정 몰 농도일 때 r-plane (1-102) sapphire 기판 위에서 non polar a-plane (11-20) ZnO 구조체가 성장 될 수 있음을 확인 하였다. 이는 첨가제 조건에 의하여 c축 성장을 억제시키고, 측면 성장을 촉진시키는 반응에 의한 것으로 생각된다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제17권5호
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• pp.672-679
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• 2014

To improve sensing capability of infrared, heat-resistance and mechanical properties, the $SiO_2$ and $TiO_2$ anti-reflective layers were coated on sapphire substrate by MOCVD. The standard wavelength was 4,600nm, and the thickness of anti-reflective layers were 379 and 758nm in case of ${\lambda}/4$ and ${\lambda}/2$ of incident angle($65^{\circ}$), respectively. The $SiO_2$ and $TiO_2$ anti-reflective layers were coated 12.6 and 9.7nm/min of deposition rates by increasing oxygen pressure to set the ideal refractive index of 1.283. In case of $SiO_2({\lambda}/2)$ coating, the transmittance increased from 55.0 to 62.7%. The transmittance of $TiO_2({\lambda}/2)$ anti-reflective layer also increased from 55.0 to 64.8%. The flexural strength of $SiO_2({\lambda}/2)$ and $TiO_2({\lambda}/2)$ layer coated sapphire increased from 337.8 to 362.9 and 371.8MPa, respectively. The flexural strength at $500^{\circ}C$ of these materials also increased respectively to 304.5, 358.2MPa from 265.9MPa. From these results, we confirmed these materials can be used as transmission window of infrared light.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.329-332
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• 2012

LED는 저 전력, 긴 수명, 고 휘도, 빠른 응답, 친환경적인 특성의 여러 장점을 갖고 있기 때문에 청색과 녹색 LED는 교통신호, 옥외 디스플레이, 백색 LED는 LCD 후면광 등의 응용 제품에 사용되고 있다. 여기서 LED의 성능을 향상하기 위하여 출력전력과 소자의 신뢰성을 높이고, 동작전압을 낮추어야 LED 칩의 고효율화가 이루어져야 하는데, 이는 에피택셜층, 표면요철, 패턴이 있는 사파이어 기판, 칩 설계의 최적화, 특수 공정의 개선 등의 기술이 우수해야 한다. 본 연구에서는 측면 에칭 기술과 절연층 삽입기술을 이용하여 사파이어 에피 웨이퍼 위에 GaN-기반 백색 LED 칩을 제작하여 그 성능을 조사하였다. LED 칩의 성능을 개선하기 위한 최적화 설계와 CBL(current blocking layer) 삽입 기술의 개선된 공정을 통하여 LED 칩 성능의 향상을 확인할 수 있었으며, 출력 전력은 광 출력 7cd, 순방향 인가전압 3.2V의 값을 얻었다. 현재의 LCD 후면광원으로 사용되고 있는 LED 칩의 출력에 비하여 성능이 개선되었으며, 의료기기 및 LCD LED TV의 후면광원으로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.418-418
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• 2010

최근 친환경 저전력 차세대 조명소자로 발광다이오드가 각광을 받고 있다. 하지만 종래의 수평형 발광다이오드는 사파이어 기판의 열악한 열전도도 및 전기전도도 특성으로 인하여 효율적인 열방출의 저하가 생기게 되고, 양전극과 음전극의 수평배치에 기인한 심각한 전류쏠림현상 등이 수평형 발광다이오드의 고전력 소자로서의 응용에 걸림돌로 작용하고 있다. 근래에 수평형 발광다이오드의 대안 중 하나로 수직형 발광다이오드에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 수직형 발광다이오드에서는, 수평형 발광다이오드에서의 전류쏠림현상을 향상시키기 위해 얀전극과 음전극을 수직으로 배치시킨다. 그리고 열전도도 및 전기전도도 특성이 떨어지는 사파이어를 제거하기 위해 LLO(Laser Lift Off)공정이 사용된다. LLO공정으로 인해 수직형 발광다이오드의 구조는 수평형 발광다이오드와 달리 n-GaN이 위로 배치되는 특성을 가진다. 본 연구에서는, 수직형 발광다이오드의 광추출 효율을 증가시키기 위해 SiO2 나노입자를 이용한 GaN 표면요철 형성기술을 개발, 적용 하였다. SiO2 나노입자를 n-GaN상에 단일층으로 분산시키기 위해 PR(PhotoResist), 나노입자, IPA(Isopropyl Alcohol)이 혼합된 용액을 스핀코팅시켰고 그 결과를 SEM으로 확인할 수 있었다. GaN 식각을 위해 SiO2 나노입자를 마스크로 사용하였고, BCl3가스를 사용한 건식식각을 진행하였다. 그 결과 조밀하고 균일한 크기의 Cylinderical Trapezoid 식각 형상이 n-GaN표면에 형성되었음을 SEM으로 확인할 수 있었다. 우리는 표면요철이 없는 발광다이오드와 SiO2 나노입자를 이용한 표면요철이 형성된 발광다이오드의 특성을 비교하였다. 그 결과 표면요철이 있을 때 광출력이 증가함을 확인할 수 있었다. 거기에 더하여 표면요철의 높이가 300nm~1000nm로 변화함에 따른 소자의 특성변화 또한 관찰할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제19권1호
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• pp.6-10
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• 2009

본 논문에서는 혼합소스(mixed-source) HVPE(hydride vapor phase epitaxy)방법으로 선택성장(SAC: selective area growth) GaN/AlGaN 이종접합구조의 발광다이오드를 r-plane 사파이어 기판 위에 제작하였다. SAG-GaN/AlGaN DH(double heterostructure)는 고온 GaN 버퍼층, Te 도핑된 AlGaN n-클래딩층. Gan 활성층. Mg 도핑된 AlGaN p-클래딩층. Mg 도핑된 GaN p-캡층으로 구성되어있다. GaN/AlGaN 이종접합구조의 발광다이오드의 특성을 알아보기 위해 SEM을 통한 구조적 분석과 전류-전압 측정(I-V: current-voltage measurement), 전류-광출력(EL: electroluminescence) 측정을 통하여 전기적, 광학적 특성을 평가하였다.

• 대한전자공학회논문지SD
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• 제47권8호
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• pp.1-6
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• 2010

본 논문에서는 무분극 GaN층에서 관찰되는 성장축의 방향성에 따른 전기적 비등방성에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구를 위해 $\gamma$-plane 사파이어 기판 상에 유기화학기상증착법 (Metal-organic chemical vapor deposition)을 이용하여 600 nm 두께의 ${\alpha}$-plane n-type GaN층을 성장시킨 후, Ti/Al/Ni/Au (20 nm/ 150 nm/ 30 nm/ 100 nm) 오믹 전극을 증착하여 transfer length method (TLM)로 접촉저항을 측정하였다. 그 결과, ${\alpha}$-plane GaN층이 갖는 축의 방향성에 의한 접촉저항이 차이는 없는 것을 확인하였고, 면저항 측정 시에는 m-축 방향에 비해 c-축 방향에서 발생하는 면저항 값이 약 25%~75% 정도 크게 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 전기적 특성의 비등방성은 c-축 성장방향에 대해 수직방향을 갖는 기저적층결함 (basal stacking faults)의 생성으로 인한 전자들의 거동 저하에 의한 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.125-125
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• 2010

극성 [0001] 방향으로 성장된 질화물 기반의 LED (light emitting diode) 는 분극현상에 의해 발생하는 강한 내부 전기장의 영향을 받게 된다. 이러한 내부 전기장은 양자우물 내의 전자와 정공의 공간적 분리를 야기하고 quantum confined Stark effect (QCSE)에 의한 발광 파장의 적색 편이가 발생하며 양자효율의 저하를 가져오게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 InGaN/GaN이나 AlGaN/GaN 양자 우물구조를 GaN의 m-plane (1$\bar{1}$00) 이나 a-plane (11$\bar{2}$0) 등 비극성면 위에 성장하려는 시도를 하고 있다. 그러나 비극성 면의 비등방성 (anisotropy) 으로 인하여 결정성이 높은 비극성 GaN을 성장하는 데에는 많은 어려움이 있다. GaN 층의 표면을 평탄화하고 결정성을 향상시키기 위해서 저온 GaN 또는 AlN 버퍼층을 성장하는 2단계 방법이나 고온 버퍼층을 이용하여 성장하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 고온 GaN 버퍼층을 이용하여 기존의 2단계 성장과정을 단순화한 비극성 a-plane GaN을 r-plane 사파이어 기판위에 유기금속 화학증착법 (MOCVD)으로 성장하였다. 사파이어 기판위에 AlN 층을 형성하기 위한 nitridation 과정 후 1030 도에서 두께 45 ~ 800 nm의 고온 GaN 버퍼층을 성장하고 총 박막 두께가 2.7 ~ 3 um 가 되도록 a-plane GaN을 성장하여 표면 양상의 변화와 결정성을 확인하였다. 또한 a-plane GaN 박막 성장 시에 성장 압력을 100 ~ 300 torr 로 조절하며 박막 성장의 변화 양상을 관찰하였다. 고온 GaN 버퍼층 성장 두께가 감소함에 따라 결정성은 증가하였으나 표면의 삼각형 형태의 pit 밀도가 증가함을 확인하였다. 또한 성장 압력이 감소함에 따라 표면 pit은 감소하였으나 결정성도 감소하는 것을 확인하였다. 성장 압력과 버퍼층 성장 두께를 조절하여 표면에 삼각형 형태의 pit이 존재하지 않는 RMS roughness 0.99 nm, 관통전위밀도 $1.78\;{\times}\;10^{10}/cm^2$, XRD 반가폭이 [0001], [1$\bar{1}$00] 방향으로 각 798, 1909 arcsec 인 a-plane GaN을 성장하였다. 이 연구를 통해 고온 GaN 버퍼 성장방법을 이용하여 간소화된 공정으로 LED 소자 제작에 사용할 수 있는 결정성 높은 a-plane GaN을 성장할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.191-196
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• 1999

팔라디움 박막시료들(두께 18~67nm)에 대한 수소 흡수-방출 동역학을 4-극 전기비저항 측정법을 이용하여 연구하였다. 실험온도와 수소압력은 $25{\sim}50^{\circ}C$, 0~5 torr 범위였다. 팔라디움 박막은 고진공내에서 열증착 방법으로 사파이어 기판 위에 제작하였다. 수소 흡수-방출과정을 약 100회 반복할 때 까지 시료들의 분말화 현상은 관찰되지 않았으나 박막의 일부가 기판으로부터 분리되는 현상이 관찰되었다. 정방향 반응과 역방향 반응을 분리하여 분석하였다. 반응율에 대한 Arrhenius 그림에서 수소 흡수 방출 활성화 에너지를 얻었다. 팔라디움 박막의 활성화 에너지값들은 박막의 두께 변화에 강하게 의존하지 않았다. 그러나 매우 앓은 박막(두께 18nm)의 활성화 에너지값은 다른 박막의 활성화 에너지 값들보다 작은 경향을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제8권3호
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• pp.229-237
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• 1998

열적으로 이온화된 N과 증기상태의 Ga을 $300~730^{\circ}C$의 온도 범위에서 직접 반응시켜 (001)Si과 (00.1)사파이어 기판 위에 GaN박막의 성장 초기 단계에서는 GaN의 성장률이 증가한 후, 결정 핵을 중심으로 수평방향으로서 성장과 합체에 의하여 성장률의 변화가 일정 값에 달하였다. 이 연구에서 성장한 GaN박막에 대한 XPS분석 결과 낮은 온도에서 성장된 GaN박막은 진공 chamber 내의 산소가 성장된 박막 내에 많이 혼입 되어 있음을 알 수 있었다. 낮은 온도, 짧은 시간 동안 성장된 표면은 Ga덩어리들도 도포 되었다. 그러나, 기판온도와 성장시간이 증가함에 따라 이들은 피라미드 형태의 결정들로 성장된 후 원형고리 형태의 결정으로 합체되었다. 특히 N-소스의 공급이 충분한 경우에는 판상의 결정으로 성장되었다. 20K의 온도에서 측정된 PL스펙트럼에서는 3.32eV와 3.38eV에서 불순물과 관련된 발광이 관찰되었다.