• 한국결정성장학회지
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• 제30권6호
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• pp.220-225
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• 2020

반응부, 이송부, 포집부로 이루어진 기상합성장치를 구축하여 Oxide TFT의 대표적인 물질인 IGZO 반도체용 타겟의 기초 소재인 산화갈륨 나노분말을 기상합성법으로 제조하였다. 반응부에서 갈륨 금속을 증발시켜 1150℃ 이상의 온도에서 산화갈륨 나노분말이 만들어지는 것을 확인하였다. 갈륨 금속은 증발 즉시 반응부에서 산화갈륨 나노분말로 합성되었으며, 반응부의 온도가 증가함에 따라 높은 결정도와 큰 입자 크기를 보였다. 또한, 합성된 산화갈륨 나노분말은 구형의 모양을 가지면서 매우 낮은 응집성을 가졌다. 기상합성법으로 얻은 산화갈륨 나노분말을 상용 산화인듐, 산화아연 분말(몰비 = 1 : 1 : 1)과 혼합하여 소결을 시행한 결과, 소결온도 1450℃에서 5.83 g/㎤의 최대밀도를 얻어 같은 조건하에서 상용 산화갈륨 분말을 이용해 만든 IGZO 소결체(5.61 g/㎤)보다 높은 밀도를 얻음을 볼 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권3호
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• pp.308-310
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• 2022

Ultrawide bandgap gallium oxide (Ga₂O₃) semiconductors are known to have excellent photocatalytic properties due to their high redox potential. In this study, CO₂ reduction is demonstrated using nanostructured Ga₂O₃ photocatalyst under ultraviolet (254 nm) light source conditions. After the CO₂ reduction, C₂H₄ remained as a by-product in this work. Nanostructured Ga₂O₃ photocatalyst also showed an excellent endurance characteristic. Photogenerated electron-hole pairs boosted the CO₂ reduction to C₂H₄ via nanostructured Ga₂O₃ photocatalyst, which is attributed to the ultrawide and almost direct bandgap characteristics of the gallium oxide semiconductor. The findings in this work could expedite the realization of CO₂ reduction and a simultaneous C₂H₄ production using a low cost and high performance photocatalyst.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.169.1-169.1
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• 2015

최근 디스플레이 기술은 급속도로 발전해 가고 있다. 디스플레이 산업의 눈부신 성장에 발맞추어 초고화질, 초고선명, 고속 구동 및 대형화 등을 포함하는 최신 기술의 디스플레이 구동이 필요하다. 이러한 요구사항을 만족하기 위해서는 각 픽셀에 영상정보를 기입하는 충전시간을 급격히 감소시켜야 하고 따라서 픽셀 트랜지스터(TFT)의 이동도는 급격히 증가해야 한다. 따라서 차세대 디스플레이 실현을 위해서 고이동도 특성을 구현 할 수 있는 신물질의 개발이 매우 중요하다. 현재 산화물박막트랜지스터는 차세대 디스플레이 실현을 위해 가장 주목받고 있으며, 실제로 산화물박막 트랜지스터의 핵심소재인 In-Ga-Zn-O(a-IGZO) 산화물의 경우 국내외에서 디스플레이에 적용되어 생산이 시작되고있다. 그러나 a-IGZO 산화물의 경우 이동도가 $5-10cm^2V{\cdot}s$ 수준이어서 향후 개발 되어질 초고해상도/고속구동 디스플레이 실현(이동도 $50cm^2V{\cdot}s$)에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 해결 할 수 있는 'post-IGZO' 개발을 위해 In2O3에 Ga2O3를 조성별로 고용시켜 박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성 및 TFT를 제작하여 특성 연구를 진행하였다. 조성은 In2O3에 Ga2O3를 7.5%~15% 도핑 하였으며, Sputtering을 이용하여 indium gallium oxide(IGO) 박막을 제작하였다. 박막은 상온 및 $300^{\circ}C$에서 증착 하였으며 증착 된 IGO 박막은 Ga=12.5% 까지는 In2O3에 Ga이 모두 고용되어 cubic In2O3 poly crystalline을 나타내는 것을 확인하였으며 Ga=15%에서 Gallium 관련 2차상이 확인되었다. Ga양이 변화함에 따라 박막의 전기적 특성이 조절 가능하였으며 이를 이용하여 IGO 박막을 30 nm 두께로 증착 하여 IGO 박막을 channel layer로 사용하는 bottom gate structured TFTs를 제작 하였다. IGO TFTs는 Ga=10%에서 on/off ratio ${\sim}10^8$, 그리고 field-effect mobility $84.8cm^2/V{\cdot}S$를 나타내며 초고화질, 초고선명 차세대 디스플레이 적용 가능성을 보여 준다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권1호
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• pp.8-14
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• 2014

본 연구에서는 InGaZnO 반도체를 제조하기 위하여 출발물질로 사용되는 $Ga_2O_3$분말을 침전법을 이용하여 합성하였다. 침전법의 공정 변수인 출발물질로 사용된 $Ga(NO_3)_3$의 농도와 aging 시간 및 온도를 제어하여 $Ga_2O_3$ 분말을 합성하고 그 물성을 분석하였다. TG-DSC 분석을 통하여 $Ga(OH)_3$의 산화온도 및 $Ga_2O_3$의 상전이 온도를 확인하였고, XRD 분석을 통해 $Ga_2O_3$의 결정구조와 결정성의 변화를 확인하였다. 또한 SEM 관찰을 통해 $Ga_2O_3$분말의 미세 구조와 평균 입도 및 입도 분포를 분석하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권6호
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• pp.626-630
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• 2022

A 100 mm × 50 mm-sized (100) gallium oxide (Ga₂O₃) single crystal ingot was successfully grown by edge-defined film-fed growth (EFG). The preferred orientation and the quality of grown Ga₂O₃ ingot were compatible with a commercial Ga₂O₃ substrate by showing strong (100) orientation behaviors and 246 arcsec in X-ray rocking curve. Raman characterization was also performed for both samples; thereby providing various Raman-active characteristics of Ga₂O₃ crystals. In particular, we observed A_g(5) and A_g(10) peaks of Raman active mode, directly related to the impurity of the grown Ga₂O₃ crystal. Hence, the comparison of the crystal quality and Raman analysis might be useful for further enhancement of Ga₂O₃ single crystal quality in the future.

• 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.

• 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.

• 열처리공학회지
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• 제35권2호
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• pp.51-56
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• 2022

In this study, we controlled the shape of a carbon layer on gallium oxide templates. Gallium oxide layers were deposited on sapphire substrates using mist chemical vapor deposition. Subsequently, carbon layers were formed using radio frequency plasma chemical vapor deposition. Various shapes of carbon structures appeared according to the fraction of methane gas, used as a precursor. As methane gas concentration was adjusted from 1 to 100%, The shapes of carbon structures varied to diamonds, nanowalls, and spheres. The growth of carbon isotope structures on Ga₂O₃ templates will give rise to improving the electrical and thermal properties in the next-generation electronic applications.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.120-120
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• 2003

The metallic oxide nanomaterials including ZnO, Ga$_2$O$_3$, TiO$_2$, and SnO$_2$ have been synthesized by a number of methods including laser ablation, arc discharge, thermal annealing procedure, catalytic growth processes, and vapor transport. We have been interested in preparing the nanomaterials of Ga$_2$O$_3$, which is a wide band gap semiconductor (E$_{g}$ =4.9 eV) and used as insulating oxide layer for all gallium-based semiconductor. Ga$_2$O$_3$ is stable at high temperature and a transparent oxide, which has potential application in optoelectronic devices. The Ga$_2$O$_3$ nanoparticles and nanobelts were produced using GaN single crystals, which were grown by flux method inside SUS$^{TM}$ cell using a Na flux and exhibit plate-like morphologies with 4 ~ 5 mm in size. In these experiments, the conventional electric furnace was used. GaN single crystals were pulverized in form of powder for the growth of Ga$_2$O$_3$ nanomaterials. The structure, morphology and composition of the products were studied mainly by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FESEM), and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM).).

• 전자통신동향분석
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• 제33권6호
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• pp.12-23
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• 2018

In this paper, we review the technical trends of diamond and gallium oxide ($Ga_2O_3$) semiconductor technologies among ultra-wide bandgap semiconductor technologies for harsh environments. Diamond exhibits some of the most extreme physical properties such as a wide bandgap, high breakdown field, high electron mobility, and high thermal conductivity, yet its practical use in harsh environments has been limited owing to its scarcity, expense, and small-sized substrate. In addition, the difficulty of n-type doping through ion implantation into diamond is an obstacle to the normally-off operation of transistors. $Ga_2O_3$ also has material properties such as a wide bandgap, high breakdown field, and high working temperature superior to that of silicon, gallium arsenide, gallium nitride, silicon carbide, and so on. In addition, $Ga_2O_3$ bulk crystal growth has developed dramatically. Although the bulk growth is still relatively immature, a 2-inch substrate can already be purchased, whereas 4- and 6-inch substrates are currently under development. Owing to the rapid development of $Ga_2O_3$ bulk and epitaxy growth, device results have quickly followed. We look briefly into diamond and $Ga_2O_3$ semiconductor devices and epitaxy results that can be applied to harsh environments.