• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.164-165
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• 2005

The dry etch characteristics of GaAs over both AlGaAs and InGaP in planar inductively coupled $BCl_3$-based plasmas(ICP) with additions of $SF_6$ or $CF_4$ were studied. The additions of flourine gases provided enhanced etch selectivities of GaAs/AlGaAs and GaAs/InGaP. The etch stop reaction involving formation of involatile $AlF_3$ and $InF_3$ (boiling points of etch products: $AlF_3\sim1300^{\circ}C$, $InF_3$ > $1200^{\circ}C$ at atmosphere) were found to be effective under high density inductively coupled plasma condition. Decrease of etch rates of all materials was probably due to strong increase of flourine atoms in the discharge, which blocked the surface of the material against chlorine neutral adsorption. The process parameters were ICP source power (0 - 500 W), RF chuck power (0 - 30 W) and variable gas composition. The process results were characterized in terms of etch rate, selectivities of GaAs over AlGaAs and InGaP, surface morphology, surface roughness and residues after etching.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2005년도 하계학술대회 논문집 Vol.6
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• pp.46-47
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• 2005

이번 연구는 $BCl_3/CF_4$ 플라즈마를 사용하여 반도체소자 제조 시 널리 이용되는 GaAs 계열반도체 중 대표적인 재료인 GaAs/AlGaAs 및 GaAs/InGaP 구조를 선택적으로 건식 식각한 후 분석한 것이다. 공정변수로는 ICP 소스파워를 0-500W, RIE 파워를 0-50W 그리고 $BCl_3/CF_4$ 가스 혼합비를 중점적으로 변화시켰다. $BCl_3$ 플라즈마만을 사용한 경우 (20$BCl_3$, 20W RIE power, 300W ICP source power, 7.5mTorr) 는 GaAs:AlGaAs의 선택비가 0.5:1 이었으며 이때 GaAs의 식각률은 ~2200${\AA}/min$ 이었으며 AlGaAs의 식각률은 ~4500${\AA}/min$ 이었다. 식각 후 표면의 RMS roughness은 < 2nm로 깨끗한 결과를 보여주었다. 15% $CF_4$ 가스가 혼합된 $17BCl_3/3CF_4$, 20W RIE power, 300W ICP source power, 7.5mTorr의 조건에서 3분 동안 공정한 결과 순수한 $BCl_3$ 플라즈마만을 사용한 경우보다 표면은 다소 거칠었지만 (RMS roughness: ~8.4) GaAs의 식각률 (~980nm/min)과 AlGaAs와 InGaP에 대한 GaAs의 선택도 (GaAs:AlGaAs=16:1, GaAs:InGaP=38:1)는 크게 증가하였다. 그리고 AlGaAs 및 InGaP의 경우 식각 시 나타난 휘발성이 낮은 식각 부산물 ($AlF_3:1300^{\circ}C$, $InF_3:1200^{\circ}C$)로 인하여 50nm/min 이하의 낮은 식각률을 보였고, 62.5%의 $CF_4$가 혼합된 $7.5BCl_3/12.5CF_4$플라즈마의 조건에서는 AlGaAs 및 InGaP에 대한 GaAs의 선택도가 각각 280:1, 250:1을 나타내었다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.158-158
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• 2010

본 연구에서는 분자선 박막성장 장비를 (MBE) 이용하여 droplet epitaxy 방법으로 성장시킨 GaAs/AlGaAs 양자점구조의 표면전기장변화에 관하여 photoreflectance spectroscopy (PR)를 이용하였다. 본 실험에 사용된 GaAs/AlGaAs 양자점 구조는 undoped-GaAs (001) 기판을 위에 성장온도 $580^{\circ}C$에서 GaAs buffer layer를 100 nm 성장 후 장벽층으로 AlGaAs을 100 nm 성장하였다. AlGaAs 장벽층을 성장한 후 기판온도를 $300^{\circ}C$로 설정하여 Ga을 3.75 원자층를 (ML) 조사하여 Ga drop을 형성하였다. Ga drop을 GaAs 나노구조로 결정화시키기 위하여 $As_4$를 beam equivalent pressure (BEP) 기준으로 $1{\times}10^{-4}$ Torr로 기판온도 $150^{\circ}C$에서 조사하였다. 결정화 직후 RHEED로 육각구조의 회절 페턴을 관측하여 결정화를 확인하였다. GaAs 나노 구조를 성장한 후 AlGaAs 장벽층을 성장하기위해 10 nm AlGaAs layer는 MEE 방법을 이용하여 $150^{\circ}C$에서 저온 성장 하였으며, 저온성장 후 기판온도를 $580^{\circ}C$로 설정하여 80 nm의 AlGaAs 층을 성장하고 최종적으로 GaAs 10 nm를 capping layer로 성장하였다. 저온성장 과정에서의 결정성의 저하를 보상하기위하여 MBE 챔버내에서 $650^{\circ}C$에서 열처리를 수행하였다. GaAs/AlGaAs 양자점의 광학적 특성은 photoluminescence를 이용하여 평가 하였으며 780 nm 근처에서 발광을 보여 주었다. 특히 PR 실험으로부터 시료의 전기장에 의한 Franz-Keldysh oscillation (FKO)의 변화를 관측하여 GaAs/AlGaAs 양자점의 존재에 의한 시료의 표면에 형성되는 표면전기장을 측정하였다. 또한 시료에 형성된 전기장의 세기를 계산하기위해 PR 신호로부터 fast Fourier transformation (FFT)을 이용하였다. 특히 온도의 존성실험을 통하여 표면전기장의 변화를 관측 하였으며 양자구속효과와 관련성에 대하여 고찰 하였다.

• 한국재료학회지
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• 제11권8호
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• pp.655-660
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• 2001

Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)으로 성장한 $In_{0.5}$ ($Gal_{1-x}$ $Al_{x}$ )0.5P/GaAS 이중 이종접합 구조의 특성을 표면 광전압 (surface Photovoltage ; SPV) 측정으로 연구하였다. $In_{0.5}$($Gal_{1-x}$ $Al_{x}$ )0.5P/GaAS 이중 이종접합 구조의 SPV 측정값을 Lorentzian 피팅한 띠 간격에너지 ($E_{0}$ ) 값과 조성비 (x)로 구한 이론 값이 잘 일치하였다. 그리고 변조 주파수 의존성을 측정한 결과 SPV 신호의 형태는 변하지 않고, 신호의 크기만이 변하는 것은 광 조사에 따른 전기적 상태의 과도 현상에 따른 것이고, GaAs와 InGaAlP의 특성시간의 차이는 광 캐리어의 수명의 차이로 분석된다. 그리고 온도 의존성 측정으로 $In_{0.5}$ /($Gal_{1-x}$ $Al_{x}$ )0.5P/GaAS 이중 이종 접합 시료의 균일한 변형분포와 계면상태가 양호함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.288-295
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• 2009

본 논문은 확산펌프 기반의 축전 결합형 $BCl_3$ 플라즈마를 사용하여 GaAs와 AlGaAs를 건식 식각한 연구에 관한 것이다. 실험에서 사용한 압력 범위는 $50{\sim}180$ mTorr, CCP 파워는 $50{\sim}200\;W$, $BCl_3$ 가스 유량은 $2.5{\sim}10$ sccm 이었다. 식각 후에 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도와 표면 거칠기분석은 표면 단차 측정기를 이용하여 하였다. GaAs의 식각 벽면과 표면 상태는 전자현미경으로 분석하였다. 식각 중 플라즈마의 광 특성 분석은 광학 발광 분석기를 이용하였다. 본 실험을 통하여 5 sccm의 소량의 $BCl_3$ 가스 유량으로 공정 압력이 130 mTorr이내인 경우에는, 100 W CCP 파워의 조건에서 GaAs는 약 $0.25{\mu}m$/min 이상의 우수한 식각 속도를 얻을 수 있었다. AlGaAs의 경우는 GaAs의 식각 속도보다 조금 낮았다. 그러나 같은 유량에서 공정압력이 180 mTorr로 높아지면 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도가 급격히 감소하여 거의 식각되지 않는 것을 알 수 있었다. 또한 CCP 파워의 경우에는 50 W의 파워에서는 GaAs와 AlGaAs 모두 거의 식각되지 않았다. 그러나 $100{\sim}200\;W$의 조건에서는 $0.3{\mu}m$/min 이상의 높은 식각 속도를 주었다. 두 결과를 보았을 때 축전결합형 $BCl_3$ 플라즈마 식각에서 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도는 CCP 파워가 $100{\sim}200\;W$ 범위에 있으면 그 값에 비례하지 않고 거의 일정한 값이 된다는 사실을 알았다. 75mTorr, 100 W의 CCP 파워 조건에서 $BCl_3$의 유량 변화에 따른 GaAs와 AlGaAs의 식각 속도의 경우, $BCl_3$의 유량이 2.5 sccm의 소량일 때는 GaAs는 식각 속도가 높았지만 AlGaAs는 거의 식각되지 않는 흥미로운 결과를 얻었다. 플라즈마 발광 특성을 보면 $BCl_3$ 축전 결합 플라즈마는 주로 $500{\sim}700\;mm$ 범위를 가지는 넓은 분자 피크만 만든다는 것을 알 수 있었다. 전자 현미경 사진 결과에서는 5 sccm과 10 sccm의 $BCl_3$ 플라즈마 모두 식각 중에 GaAs의 벽면을 언더컷팅 하였으며, 10 sccm의 $BCl_3$유량을 사용하였을 때 언더컷팅이 더 심했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.325-325
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• 2012

1차원구속 반도체인 nanowires (NWs)는 전기적, 광학적으로 일반 bulk구조와 다른 특성을 가지고 있어서 현재 많은 연구가 되고 있다. 일반적으로 NWs는 Au 등의 금속 촉매를 이용하여 성장을 하게 되는데 이때 촉매가 오염물로 작용을 해서 결함을 만들어서 bandgap내에 defect level을 형성하게 된다. 본 연구는 Si (111) 기판 위에 GaAs NWs 와 InAs NWs를 촉매를 이용하지 않고 성장 하였다. vapour-liquid-solid (VLS)방법으로 성장하는 GaAs NWs는 Ga의 droplet을 이용하게 되는데 Ga이 Si 기판위에 자연 산화막에 존재하는 핀홀(pinhole)로 이동하여 1차적으로 Ga droplet 형성하고 이후 공급되는 Ga과 As은 SiO2 보다 GaAs와 sticking coefficient 가 좋기 때문에 Ga drolept을 중심으로 빠른 선택적 성장을 하게 되면서 NWs로 성장을 하게 된다. 반면에 InAs NWs를 성장 할 시에 droplet 방법으로 성장을 하게 되면 NWs가 아닌 박막 형태로 성장을 하게 되는데 이것으로 InAs과 GaAs의 $SiO_2$와의 sticking coefficient 의 차이를 추측을 할 수 있다. InAs NWs는 GaAs NWs는 달리 native oxide를 이용하지 않고 InAs 과 Si 사이의 11.5%의 큰 lattice mismatch를 이용한다. 이종의 epitaxy 방법에는 크게 3종류 (Frank-van der Merwe mode, Stranski-Krastanov mode, Volmer-Weber mode)가 있는데 각기 다른 adatom 과 surface의 adhesive force로 나누어지게 된다. 이 중 Volmer-Weber mode epitaxy는 adatom 의 cohesive force가 surface와의 adhesive force보다 큰 경우 성장 되는 방식으로 InAs NWs 는 이 방식을 이용한다. 즉 droplet을 이용하지 않는 vapour-solid (VS) 방법으로 성장을 하였다. 이 때 In 의 migration을 억제하기 위해서 VLS mode 의 GaAs NWs 보다 As의 공급을 10배 이상 하였다. FE-SEM 분석 결과 GaAs NWs는 Ga droplet을 확인 할 수 있었고 InAs NWs는 droplet이 존재하지 않았다. GaAs와 InAs NW는 density와 length가 V/III가 높을수록 증가 하였다.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.81-86
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• 2001

반절연성 GaAs(100) 기판 위에 MOVCD법으로 In의 조성비(x)를 0.03으로 일정하게 하여 성장시킨 $IN_{0.03}Ga_{0.97}$As/GaAs 에피층의 표면 광전압 특성을 연구하였다. 기판과 에피층의 SPV 신호가 잘 분리되어 관측되었으며, InGaAs 띠 간격 에너지(Eo)는 1.376 eV로서 Pan등이 제안한 조성비 식을 이용하여 계산한 결과 조성비(x=0.03)와 잘 일치하였다. 주파수가 증가할 수록 시료의 표면 광전압은 감소하였으며, 이는 광응답시간이 짧아져 캐리어 이동도가 감소하기 때문이다. 그리고, 온도 의존성 측정으로부터 Varshni 및 온도 계수를 구하였다. 에칭된 시료의 스펙트럼에서 $E_o$(GaAs) 신호 아래에 나타나는 'A' 신호는 시료 성장시 존재하는 carbon 불순물에 기인한 것이다.

• 한국재료학회지
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• 제14권2호
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• pp.146-151
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• 2004

We investigated the effects of high potential barriers on the optical characteristics of InAs quantum dots (QDs) by using photoluminescence (PL) and photoreflectance (PR) spectroscopy. A sample with regular InAs quantum dots on GaAs was grown by molecular beam epitaxy (MBE) as a reference. Another InAs QDs sample was embedded in single AlGaAs barriers. On the other hand, a sample with GaAs/AlGaAs superlattice barriers was adopted for comparison with a sample with a single AlGaAs layer. In results, we found that the emission wavelength of QDs was effectively tailored by using high potential barriers. Also, it was found that the optical properties of a sample with QDs embedded in GaAs/AlGaAs superlattices were better than those of a sample with QDs embedded in a single layer of AlGaAs barriers. We believe that GaAs/AlGaAs superlattice could effectively prevent the generation of defects.

• 한국재료학회지
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• 제14권6호
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• pp.399-401
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• 2004

InGaAs/GaAs quantum wire structures were grown by low pressure metalorganic chemical vapor deposition by using selective area epitaxy.$ In_{ 0.2}$$Ga_{0.8}$ As/GaAs quantum wire structures were grown on a $SiO_2$ masked GaAs substrate. Quantum wire structures with sharp tips and smooth side walls were grown. We have grown InGaAs/GaAs quantum wire structures using variously opened width of the $SiO _2$ mask. Even though the opening widths of $SiO_2$ masked GaAs substrate were different, similar shapes of triangular structures were grown. Using various kinds of differently opened $SiO_2$ masked area, it would be possible to grow quantum wire structures with various thicknesses. The quantum wire structures are formed near the pinnacle of the triangular structure. Therefore, the fabrication of the uniquely designed integrated optical devices which include light emitting sources of multiple wavelength is possible.