• 한국결정성장학회지
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• 제20권1호
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• pp.1-6
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• 2010

혼합소스 hydride vapor phase epitaxy(HVPE) 방법으로 CuInGaSe(CIGS) 혼합 소스를 형성하였다. 각 금속들은 일정 비율로 혼합하였고, $1090^{\circ}C$에서 1시간 30분간 soaking 하였다. 혼합된 소스를 분말형태로 만든 후, 직경 10 mm 크기의 pellet을 만들었다. 시료는 혼합소스 HVPE 에서 소성 한 후 e-beam 으로 Mo이 증착된 기판 위에 증착하였다. Scanning electron microscope(SEM), Energy dispersive X-ray spectrum(EDS) 그리고 X-ray diffraction(XRD) 측정을 통하여 그 특성을 분석하였으며 박막의 특성은 (112), (204)/(220), (116)/(312)그리고 (400) 방향 등의 다결정 특성을 나타내었다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.618-619
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• 2010

LED는 기존의 발광원에 비해 훨씬 높은 파워와 효율성으로 인해 최근 들어 각종 조명이나 교통신호 등에서 사용이 급증하고 있다. LED 재료를 위해 지금까지 여러가지가 연구되어 왔는데, 갈륨 질화물 (Gallium Nitride, GaN)에 기반한 시스템이 최근들어 가장 큰 관심을 받고 있다. GaN 방식은 열적으로 매우 안정성이 있고, 1.9 ~ 6.2 eV 범위의 넓은 밴드의 Gap, 그리고 인듐이나 알루미늄과 결합하여 청, 녹, 백색등의 다양한 빛을 발생할 수 있는 장점을 가지고 있다. 예를 들어 청색 LED는 광학 방식의 기록매체에, 백색 LED는 기존의 조명램프의 대체용으로 활용이 가능하다. 이러한 장점 덕분에 GaN기반 LED 시장은 1994년에 최초로 상용화 된 이래 최근 급격한 성장을 보여 왔다. 그러나 GaN은 다른 III~V 타입의 반도체 재료와는 달리 재료가 성장하기 위해 사파이어와 같은 별도의 기판을 필요로 하는 문제가 있다. 이것은 결국 전위발생과 같은 격자의 부조화 같은 문제를 야기하여 결국 LED의 성능을 떨어뜨리는 요인이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법이 개발되었는데, 이 방법은 시간당 100 미크론의 매우 빠른 성장속도로 높은 두께의 레이어를 만드는 장점이 있다. 이렇게 성장된 GaN 레이어는 베이스 기판에서 쉽게 분리되어 활용이 가능하다. 그러나 HVPE 기술은 성장 공정에서 두께를 균일하게 만들도록 제어하는 것이 매우 어렵다는 문제가 있다. 따라서 HVPE 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위해 반응현상에 대한 물리적 해석을 토대로 공정조건을 정밀하게 설계해야 한다. 이를 위해 최근에 실험 또는 시뮬레이션을 활용하여 이러한 공정조건을 향상시키기 위한 여러 연구가 진행되었다. 본 연구에서는 이러한 연구의 일환으로 반응로에 투입되는 여러 기체의 유량과 존별 주변온도 조건을 입력변수로 하고, 이들이 GaN 성장에 미치는 영향을 분석하였다. HVPE 시스템에서 가장 이상적인 목표는 반응기체가 층류유동을 유지하면서 대부분의 반응이 기판위에서 이뤄지며, 기판위에서 성장되는 재료의 두께가 균일하게 되는 것이다. 입력변수들이 이러한 결과에 어떠한 영향을 미치는 지 분석하기 위해 전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)을 수행하는 상용코드 FLUENT를 사용하였다. 보다 실제에 가까운 해석을 위해서는 기체간의 화학반응을 포함해야 하나, 해석의 편의와 효율을 위해 본 연구에서는 열 및 유동해석만을 수행하였다. 한편 실제 반응로의 우수성은 성장속도와 두께분포의 균일도를 통해 평가된다. CFD 해석을 통해 이들을 분석하기 위해 기존에 수행한 실험조건을 해석하고 해석결과의 유동패턴/압력분포를 실험결과의 성장속도/두께분포와 비교하고, 이중에서 관련성이 높은 해석결과변수를 우수성 평가에 활용하였다. 기존의 실험결과를 토대로 이러한 중요 결과변수와 함께 이들에 대한 목표값이 도출되고 나면, 입력 공정조건 - 사용기체의 유량과 주변온도 조건 - 에 대해 실험계획(DOE,Design of Experiment)을 수립하고 목표성능을 구현하기 위한 최적설계를 수행할 수 있다. 일반적으로 CFD를 통해 최적의 설계나 공정조건을 탐색하는 작업은 1회의 CFD 계산시간이 매우 오래 소요되기 때문에 쉽지 않다. 그러나 본 연구에서는 CFD와 DOE의 적절한 조합을 통해 적은 수의 해석을 가지고도 원하는 결과를 효율적으로 얻는 것이 가능함을 입증하고자 한다. 본 발표에서는 아직 이러한 연구가 완성되지 않은 시점에서 제반 연구개요를 소개하고 현 시점까지의 연구 결과 및 향후 계획을 소개하고자 한다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제28권11호
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• pp.711-714
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• 2015

In this paper, high quality AlN layers were regrown on AlN nanopillar structure with $SiO_2$-dots by HVPE. Surface morphology of AlN layer regrown exhibited flatter than a conventional AlN template. The laterally overgrown AlN regions would consist of a continuous well coalesced layer with lower dislocation density than in the template because of the dislocation blocking and dislocation bending effects. Moreover, result of Raman spectroscopy suggest that the AlN nanopillar structure with $SiO_2$-dots relieves the strain in the AlN layer regrown by HVPE.

• 한국정밀공학회지
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• 제25권9호
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• pp.32-37
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• 2008

Freestanding hydride vapor phase epitaxy grown GaN(Gallium Nitride) substrates subjected to various polishing methods were characterized for their surface and subsurface conditions, Although CMP(Chemical Mechanical Polishing) is one of the best approaches for reducing scratches and subsurface damages, the removal rate of Ga-polar surface in CMP is insignificant($0.1{\sim}0.3{\mu}m$/hr) as compared with that of N-polar surface, Therefore, conventional MP(Mechanical Polishing) is commonly used in the GaN substrate fabrication process, MP of (0001) surface of GaN has been demonstrated using diamond slurries with different abrasive sizes, Diamond abrasives of size ranging from 30nm to 100nm were dispersed in ethylene glycol solutions and mineral oil solutions, respectively. Significant change in the surface roughness ($R_a$ 0.15nm) and scratch-free surface were obtained by diamond slurry of 30nm in mean abrasive size dispersed in mineral oil solutions. However, MP process introduced subsurface damages confirmed by TEM (Transmission Electronic Microscope) and PL(Photo-Luminescence) analysis.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제32권3호
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• pp.461-467
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• 2008

It was studied the effect of a pre-deposited ultrathin Al layer as part of a buffer layer for the growth of GaN. AlN buffer layers were deposited on a Si(111) substrate using an RF sputtering technique, followed by GaN using hydride vapor phase epitaxy (HVPE). Several atomic layers of Al were deposited prior to AlN sputtering and the samples were compared with the others grown without pre-deposition of Al. And it was also studied the influence of AlN buffer layer thickness on the growth of GaN. The peak wavelength of the photoluminescence (PL) was varied with increasing the thickness of the GaN and AlN layers. The optimum thickness of AlN on a Si(111) substrate with an ultrathin Al layer was about $260{\AA}$. Scanning electron microscope (SEM) images showed coalescent surface morphology and X-ray diffraction (XRD) showed a strongly oriented GaN(0002) peak.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1998년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67-70
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• 1998

In this work, the freestanding GaN single crystalline substrates without cracks were grown by hydride vapor phase epitaxy (HVPE). The GaN substrates, having a current maximum size of 350 $\mu\textrm{m}$-thickness and 10${\times}$10 $\textrm{mm}^2$ area, were obtained by HVPE growth GaN on sapphire substrate and subsequent mechanical removal of the sapphire substrate. A lattice constant of c$\_$0/=5.18486 ${\AA}$ and a FWHM of DCXRD was 650 arcsec for the single crystalline freestanding GaN substrate. The low temperature PL spectrum consist of excitonic emission and deep donor to acceptor pair recombination at 1.8 eV. The Raman E$_2$ (high) mode frequency was 567 cm$\^$-1/ which was the same as that of strain free bulk single crystals. The Hall mobility and carrier concentration was 283 $\textrm{cm}^2$/V$.$sec and 1.1${\times}$10$\^$18/ cm$\^$-3/, respectively. The freestanding and crack-free GaN single crystalline substrate suitable for the homoepitaxial growth of GaN, and the HVPE method are promising approaches for the preparation of large area, crack-free GaN substrates.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제19권5호
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• pp.439-443
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• 2018

The outstanding characteristics of high quality GaN single crystal substrates make it possible to apply the manufacture of high brightness light emitting diodes and power devices. However, it is very difficult to obtain high quality GaN substrate because the process conditions are hard to control. In order to effectively control the formation of GaN polycrystals during the bulk GaN single crystal growth by the HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, a quartz ring was introduced in the edge of substrate. A variety of evaluating method such as high resolution X-ray diffraction, Raman spectroscopy and photoluminescence was used in order to measure the effectiveness of the quartz ring. A secondary ion mass spectroscopy was also used for evaluating the variations of impurity concentration in the resulting GaN single crystal. Through the detailed investigations, we could confirm that the introduction of a quartz ring during the GaN single crystal growth process using HVPE is a very effective strategy to obtain a high quality GaN single crystal.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제13권spc1호
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• pp.128-131
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• 2012

The selective area growth light emitting diode on GaN substrate was grown using mixed-source HVPE method with multi-sliding boat system. The GaN substrate was grown using mixed-source HVPE system. Te-doped AlGaN/AlGaN/Mg-doped AlGaN/Mg-doped GaN multi-layers were grown on the GaN substrate. The appearance of epi-layers and the thickness of the DH was evaluated by SEM measurement. The DH metallization was performed by e-beam evaporator. n-type metal and p-type metal were evaporated Ti/Al and Ni/Au, respectively. At the I-V measurement, the turn-on voltage is 3 V and the differential resistance is 13 Ω. It was found that the SAG-LED grown on GaN substrate using mixed-source HVPE method with multi-sliding boat system could be applied for developing high quality LEDs.

• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제13권spc1호
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• pp.75-77
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• 2012

The AlGaN-based vertical light-emitting diodes (LEDs) on thick GaN epilayer were fabricated by a hydride vapor phase epitaxy with multi sliding boat system. The optical and electrical characteristics of AlGaN-based vertical LEDs were evaluated using a scanning electron microscopy, electroluminescence and I-V measurements. The AlGaN-based vertical LEDs structure has hexagonal symmetry, 500 ㎛ in diameter and above 67 ㎛ in growth thickness. At the room-temperature, the broaded strong peak and relatively high intensity peak were gradually measured at 405 nm with increasing injection current. And a forward operator voltage was measured to be about 7.5 V.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제29권11호
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• pp.702-706
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• 2016

We demonstrated that self-separation FS-GaN (freestanding-GaN) was grown on MELO (maskless epitaxially lateral overgrowth) GaN template by horizontal HVPE (hydride vapor phase epitaxy). Before thick GaN grwoth, MELO GaN template was grown on patterned GaN template by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). The laterally overgrown GaN would consist of a continuous well coalesced layer. The mixed TDD (threading dislocation density) of seed and wing region were $8{\times}10^8cm^{-2}$ and $7{\times}10^7cm^{-2}$, respectively. After thick GaN grown by HVPE, the self-separation between thick GaN and sapphire substrate was generated at seed region. The regions of self-separation for FS-GaN and sapphire were observed by FE-SEM. Moreover, Raman results indicated that the compressive strain of seed and wing regions at FS-GaN substrate were slightly released compared to that of thick GaN grown on conventional GaN template. The optical properties of the FS-GaN substrate were examined by using PL (photoluminescence). The PL exhibited that donor bound exciton and donor acceptor pair were observed at low temperature. The effects on optical and structural properties of FS-GaN substrate have been discussed in detail.