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Si(111) 기판 위에 MOCVD 법으로 성장시킨 GaN의 성장 특성에 관한 TEM 분석 (A TEM Study on Growth Characteristics of GaN on Si(111) Substrate using MOCVD)

  • 신희연;정성훈;유지범;서수정;양철웅
    • 한국표면공학회지
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    • 제36권2호
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    • pp.135-140
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    • 2003
  • The difference in lattice parameter and thermal expansion coefficient between GaN and Si which results in many defects into the grown GaN is larger than that between GaN and sapphire. In order to obtain high quality GaN films on Si substrate, it is essential to understand growth characteristics of GaN. In this study, GaN layers were grown on Si(111) substrates by MOCVD at three different GaN growth temperatures ($900^{\circ}C$, $1,000^{\circ}C$ and $1,100^{\circ}C$), using AlN and LT-GaN buffer layers. Using TEM, we carried out the comparative investigation of growth characteristics of GaN by characterizing lattice coherency, crystallinity, orientation relationship and defects formed (transition region, stacking fault, dislocation, etc). The localized region with high defect density was formed due to the lattice mismatch between AlN buffer layer and GaN. As the growth temperature of GaN increases, the defect density and surface roughness of GaN are decreased. In the case of GaN grown at $1,100^{\circ}$, growth thickness is decreased, and columns with out-plane misorientation are formed.

The Characteristics of GaN by MBE with InxGa1-xN buffer layer

  • 윤재성;박승호;이창명;정운형;양석진;강태원;;김득영
    • 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.

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양자 우물 구조가 GaN 기반 LED 특성에 미치는 영향 (The Effect of Quantum Well Structure on the Characteristics of GaN-based Light-Emitting Diode)

  • 이재현;염기수
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
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    • pp.251-254
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    • 2012
  • 본 논문에서는 양자 우물 구조 변화에 따른 GaN 기반 LED의 출력 특성을 분석하였다. 사용된 LED의 기본 구조는 GaN 버퍼층을 기반으로 GaN 장벽과 InGaN 양자 우물로 이루어진 활성 영역이 AlGaN EBL(Electron Blocking Layer)과 AlGaN HBL(Hole Blocking Layer) 사이에 구성되어 있다. ISE-TCAD를 이용하여 LED 활성영역의 양자 우물의 두께와 개수, 장벽의 도핑 변화에 따른 출력 전력, 내부 양자 효율 특성을 분석하였다.

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조선후기 산릉의 여성공간, 나인가가(內人假家)의 변화에 관한 연구 (A Study on the Change of NaInGaGa(Female Space) at the Royal Tomb in the Late Joseon Dynasty)

  • 신지혜
    • 건축역사연구
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    • 제21권5호
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    • pp.7-18
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    • 2012
  • On behalf of the royal women, SangGung(尙宮:The head of female servants in the palace) and NaIns(內人: Female servants caring for royal families in the palace) were dispatched in order to attend a funeral at the royal tomb. The NaInGaGa(內人假家) is the temporary building for SangGung and NaIns in the royal tomb. It is comprised of lodgings for them and also workrooms and warehouses to prepare ritual offering for the dead King or Queen. In the early Joseon dynasty, the NaInGaGa was utilized until a funeral at the royal tomb. Since 1674, NaInGaGa for the 3 years-period lamentation was started constructing separately. At these processes, the plan and placement of NaInGaGa was changed. This study based on the SanReungDoGam-EuiGwae (山陵都監-儀軌: The report on constructing royal tomb). The SanReungDoGam-EuiGwae written since 1800 have illustration about NaInGaGa. The illustration and explanation about NaInGaGa become a important clue that make suppose detailed space of NaInGaGa.

HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxiy) 성장법으로 Ti metal mask를 이용한 GaN 성장연구 (GaN Grown Using Ti Metal Mask by HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxiy))

  • 김동식
    • 전자공학회논문지 IE
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    • 제48권2호
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    • pp.1-5
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    • 2011
  • HVPE법으로 $3{\mu}m$의 GaN epi를 성장하고 이 위에 DC 마그네트론 Sputter를 이용하여 Ti stripe 패턴 형성하였으며 다시 HVPE를 이용하여 $120{\mu}m$ ~ $300{\mu}m$ 두께의 GaN를 overgrowth하였다. 성장된 GaN는 SEM 측정으로 Ti 패턴한 부분에서 void가 관찰되었고 보다 두꺼운 GaN를 성장시에는 크랙이 void를 따라 발생할 수 있음을 확인하였으며 XRD측정으로 FWHM은 188 arcsec로 측정되었다. 성장전의 GaN epi와의 반치폭을 비교하였을 때 패턴에 사용된 Ti는 overgrowth시 결정성에는 크게 영향을 주지 않는다는 것을 확인하였다.

Investigation of Buffer Traps in AlGaN/GaN Heterostructure Field-Effect Transistors Using a Simple Test Structure

  • Jang, Seung Yup;Shin, Jong-Hoon;Hwang, Eu Jin;Choi, Hyo-Seung;Jeong, Hun;Song, Sang-Hun;Kwon, Hyuck-In
    • JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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    • 제14권4호
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    • pp.478-483
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    • 2014
  • We propose a new method which can extract the information about the electronic traps in the semi-insulating GaN buffer of AlGaN/GaN heterostructure field-effect transistors (HFETs) using a simple test structure. The proposed method has a merit in the easiness of fabricating the test structure. Moreover, the electric fields inside the test structure are very similar to those inside the actual transistor, so that we can extract the information of bulk traps which directly affect the current collapse behaviors of AlGaN/GaN HEFTs. By applying the proposed method to the GaN buffer structures with various unintentionally doped GaN channel thicknesses, we conclude that the incorporated carbon into the GaN back barrier layer is the dominant origin of the bulk trap which affects the current collapse behaviors of AlGaN/GaN HEFTs.

$n^+$-GaN/AlGaN/GaN HFET 제작을 위한 오믹접촉에 관한 연구 (Investigation of Ohmic Contact for $n^+$-GaN/AlGaN/GaN HFET)

  • 정두찬;이재승;이정희;김창석;오재응;김종욱;이재학;신진호;신무환
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제14권2호
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    • pp.123-129
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    • 2001
  • The optimal high temperature processing conditions for the formation of Ohmic contact of Ti/Al/Pt/Au multiple layers were established for the fabrication of n$^{+}$-GaN/AlGaN/GaN HFET device. Contact resistivity as low as 3.4x10$^{-6}$ ohm-$\textrm{cm}^2$ was achieved by the annealing of the sample at 100$0^{\circ}C$ for 10 sec. using the RTA (Rapid Thermal Annealing) system. The fabricated HFET (Heterostructure Field Effect Transistor) with a structure of n'-GaN/undoped AlGaN/undoped GaN exhibited a low knee voltage of 3.5 V and a maximum source-drain current density of 180 mA/mm at Vg=0V.V.

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단파장 응용을 위한 InGaP/GaAs HPT의 광특성 (Optical Characteristics of InGaP/GaAs HPT for Short-wavelength Applications)

  • 이상훈;박재홍;송정근;홍창희;김용규
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 2000년도 추계종합학술대회 논문집(2)
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    • pp.5-8
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    • 2000
  • This paper shows the high performance as a photodetector of InGaP/GaAs HPT with 3-terminal caused by its inherent good electrical properties compared with AIGaAs/GaAs HPT. InGaP/GaAs HPT produced the high optical gain of about 61 where HPT is biased at Vc=3V, Iв=2${\mu}\textrm{A}$ with an input optical power of 1.23㎼. This is 2.5 times higher than that of AIGaAs/GaAs HPT. And we examined that the optical gain of HPTs becomes larger when operating in 3-terminal configuration rather than 2-terminal with the floating base. for a given base current of 2${\mu}\textrm{A}$, the optical gain is enhanced about 18% in the InGaP/GaAs HPT and about 27% in the AIGaAs/GaAs HPT over that of the 2-terminal device.

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GaAs에서의 Si의 확산기구와 그에 관련된 격자 결함 화학 (Diffusion Kinetics of Si in GaAs and Related Defect Chemistry)

  • 이경호
    • ETRI Journal
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    • 제11권4호
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    • pp.75-83
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    • 1989
  • The diffusion mechanism of Si in GaAs was investigated using different diffusion sources based on the Si-Ga-As ternary phase equilibria. The Si profiles are measured with secondary ion mass spectrometry and differ significantly for sources taken from the different phase fields in the ternary phase diagram. Neutral As vacancy diffusion is proposed for acceptor Si diffusion anneals using a Ga - Si - GaAs source. Donor Si diffusion using As - rich sources and a Si -GaAs tie line source shows concentration dependent diffusion behavior. Concentration dependent diffusion coefficients of donor Si for As - rich source diffusion were found to be related to net ionized donor concentration and showed three regimes of different behavior: saturation regime, intermediate regime,and intrinsic regime. Ga vacancies are proposed to be responsible for donor Si diffusionin GaAs: $Si_Ga^+V_Ga^-$ (donor Si -acceptor Gavacancy) complex for the extrinsic regime and neutral $V_G$a, for the intrinsic regime.The Si - GaAs tie line source resulted in two branch profiles, intermediate between the As - rich and the Ga - rich source diffusion cases.

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AlGaN/GaN HEMT의 수치해석 시뮬레이션 연구 (Numerical Simulation of AlGaN/GaN HEMT)

  • 하민우;최강민;곽재원
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2015년도 제46회 하계학술대회
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    • pp.1124-1125
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    • 2015
  • 밴드-갭이 큰 반도체는 실리콘에 비하여 다양한 전기 물성 장점을 가져 고주파수 증폭 소자나 차세대 전력 반도체 소자로 각광을 받고 있다. 다양한 와이드 밴드-갭 반도체 중 AlGaN/GaN 이종접합 반도체는 채널의 높은 전도성과 높은 임계 전계로 인하여 우수한 전기적 특성을 가진다. 최근 발전된 수치해석 시뮬레이션을 이용하여 AlGaN/GaN 고전자 이동도 트랜지스터 (high-electron-mobility transistor, HEMT)의 설계연구를 진행하였다. AlGaN 장벽층의 두께가 증가할수록 채널의 전자 면 농도가 증가하도록 설계하였다. 또한 게이트 필드 플레이트 설계를 통하여 AlGaN/GaN HEMT의 역방향 전계 피크를 1개에서 2개로 증가시켜 항복전압을 368 V에서 최대 822 V로 개선하였다. 수렴문제를 개선한 수치해석 시뮬레이션은 RF power AlGaN/GaN HEMT의 설계에 유용하다.

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