• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.205-205
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• 2013

테라헤르쯔(terahertz: THz)파는 0.1~10 THz 의 범위로 적외선과 방송파 사이에 광대역 주파수 스펙트럼을 차지하고 있으며 직진성, 투과성, 그리고 낮은 에너지 (meV)를 가지고 있어 비 파괴적이고 무해한 장점을 지니고 있다. Ti:sapphire laser와 같은 femto-pulse source 등이 많은 발전이 되어 현재 많은 연구와 발전이 이루어지고 있다. femto-pulse source를 이용한 THz 응용에서는 높은 저항, 큰 전자 이동도, 그리고 아주 짧은 전하수명의 기판을 요구하는데 저온에서 성장한 (low-temperature grown : LT) GaAs는 격자 내에 Gallium 자리에 Arsenic이 치환 하면서 AsGa antisite가 발생하여 전하수명을 짧아지는 것을 응용하여 가장 많이 이용되고 있다. 현재 THz 응용분야에서 보다 작고 가격경쟁력이 있는 광통신을 이용한 THz photomixer등이 활발히 연구 하고 있다. 광섬유 내에서 손실과 분산이 최소값을 가지는 부분이 1.55 ${\mu}m$ 부근이고 In0.53Ga0.47As 기판을 이용하였을 때 여기에 완벽하게 만족하게 된다. 하지만 LT-InGaAs 의 경우 AsGa antisite로 인하여 carrier lifetime은 짧아지지만 높은 n-type 전하밀도를 가지게 된다. 이때 Be을 doping하여 전하밀도를 보상하여 높은 저항을 유지해야 하는데 Be의 활성화를 위해서는 열처리를 필요로 한다. 하지만 열처리를 하면 carrier lifetime이 길어지기 때문에 carrier lifetime과 저항을 적절히 조율해야 한다. 이는 물질자체의 특성이기 때문에 InGaAs는 GaAs보다 낮은 amplitude와 짧은 cut-off frequency를 가진다. 본 연구에서는 보다 높은 저항을 얻기 위하여 molecular beam epitaxy를 이용하여 semi-insulating InP:Fe 기판위에 격자 정합된 InGaAs:Be/InAlAs multi quantum well (MQW)를 온도별 ($250{\sim}400^{\circ}C$), 주기별 (50~150)로 성장을 하였고 이때 InGaAs layer의 Be doping level은 $2{\times}1018\;cm^{-3}$, Ex-situ annealing은 $550^{\circ}C$에서 10분으로 고정 하였다. THz 발생 실험에서는 InGaAs/InAlAs MQW은 4000 pA로 1,000 pA를 가지는 InGaAs epilayer보다 4배 높은 전류 신호를 얻을 수 있었고 모든 샘플이 2 THz에서 cut-off frequency를 가지고 있었다. THz 검출 실험에서는 LT-InGaAs:Be epilayer LT-InGaAs:Be/InAlAs, HT-InGaAs/InAlAs 샘플이 각각 180, 9000, 12000 pA의 전류신호를 가지고 있었고 모든 샘플이 2 THz에서 cut-off frequency를 가지고 있었다. HT-InGaAs/InAlAs MQW를 이용한 검출실험에서는 InGaAs layer가 defect free이지만 LT-InGaAs:Be/ InAlAs MQW 보다 높은 전류 신호를 얻을 수 있었다. 이는 InAlAs layer가 저항만 높이는 것뿐만 아니라 carrier trapping layer로써의 역할도 하는 것으로 사료된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.47-47
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• 2011

There have been numerous efforts to enhance the efficiency of light-emitting diodes (LEDs) by using low dimensional structures such as quantum dots (QDs), wire (QWRs), and wells (QWs). We demonstrate QD/QWR/QW hybrid structured LEDs by using nano-scaled pyramid structures of GaN with ~260 nm height. Photoluminescence (PL) showed three multi-peak spectra centered at around 535 nm, 600 nm, 665 nm for QWs, QWRs, and QDs, respectively. The QD emission survived at room temperature due to carrier localization, whereas the QW emission diminished from 10 K to 300 K. We confirmed that hybrid LEDs had zero-, one-, and two-dimensional behavior from a temperature-dependent time-resolved PL study. The radiative lifetime of the QDs was nearly constant over the temperature, while that of the QWs increased with increasing temperature, due to low dimensional behavior. Cathodoluminescence revealed spatial distributions of InGaN QDs, QWRs, and QWs on the vertices, edges, and sidewalls, respectively. We investigated the blue-shifted electroluminescence with increasing current due to the band-filling effect. The hybrid LEDs provided broad-band spectra with high internal quantum efficiency, and color-tunability for visible light-emitting sources.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제5권2호
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• pp.1-5
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• 2006

The GaN thin film on the 8 periods InGaN/GaN multi-quantum well structure was grown on the sapphire substrate using metal-organic chemical vapor deposition. The nano-scaled triangular-lattice holes with the diameter of 150 nm were patterned on a polymethylmethacrylate blocking film using an electron beam nano-lithography system. The thin slab and two-dimensional photonic crystals with the thickness of 28 nm were fabricated on the GaN layer for the blue light diffraction sources. The photonic crystal with the lattice parameter of 460 nm enhances spectral intensity of photoluminescence indicating that the photonic crystals provides the source of nano-diffraction for the blue light of the 450-nm wavelength.

• 한국광학회지
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• 제7권4호
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• pp.440-444
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• 1996

10Gbps급 이상의 광통신에 적합한 성능을 가지는 InAlAs/InGaAs 다중양자우물 구조(MQW) 애벌런치 광다이오드(APD)를 제작하였다. 본 논문에서는 MBE로 성장된 에피구조에서 높은 농도로 도핑된 field butter layer의 Be dopant의 다중양자우물 구조로의 indiffusion이 소자의 암전류 특성과 이득 특성에 이치는 영향을 분석하였다. Be의 indiffusion은 작은 양으로도 소자의 특성에 큰 영향을 끼칠 수 있음이 보여졌으며 spacer layer를 삽입함으로써 높은 대역폭을 유지하면서 낮은 암전류 특성을 나타내는 소자를 제작함으로써 space layer의 삽입이 indiffusion의 영향을 효과적으로 막을 수 있음을 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2004년도 제27회 학술발표회 초록집
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• pp.127-127
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• 2004

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권2호
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• pp.274-277
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• 2016

녹색 발광다이오드의 다양자우물층과 전자막이층 사이에 p형 중간층 삽입이 소자의 특성에 미치는 영향이 소자 시뮬레이션을 통하여 연구되었다. 중간층의 Mg 도핑 깊이에 따른 발광다이오드의 전류-전압, 발광파장, 누설전류, 광효율 특성이 분석되었으며 최적의 발광 특성을 나타내는 소자 구조가 제시되었다. 중간층 전 영역이 p형으로 도핑된 구조와 30 nm까지 도핑된 구조는 누설전류 억제를 통하여 녹색 발광다이오드의 가장 큰 문제점 중에 하나인 효율 드룹 현상을 효과적으로 완화하였다. 특히, 30 nm까지 도핑된 구조는 전류-전압 및 발광 특성에 있어서 가장 향상된 결과를 보였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.129-129
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• 2010

적외선 검출소자(Infrared Photodetector)는 근적외선에서 원적외선 영역에 이르는 광범위한 파장 범위의 적외선을 이용하는 기기로서 대상물이 방사하는 적외선 영역의 에너지를 흡수하여 이를 영상화할 수 있는 장비이다. 적외선 관련 기술은 2차 세계대전 기간에 태동하였으며, 현재에는 원거리 감지기술 등과 접목되면서 그 활용 분야가 다양해지고 있다. 특히 능동형 정밀 타격무기를 비롯한 감시 정찰 장비 및 지능형 전투 장비 시스템 등에 대한 요구를 바탕으로 보다 정밀하고 신속한 표적 감지 및 정보처리 기술에 관한 연구가 선진국을 통해서 활발히 진행되고 있다. 기존의 Bolometer 형식의 열 감지 소자는 반응 속도가 느리고 측정 감도가 낮은 단점이 있으며, MCT(HgCdTe)를 이용한 적외선 검출기의 경우 높은 기계적 결함과 77K 저온에서 동작해야하기 때문에 발생하는 추가 비용 등이 문제점으로 지적되고 있다[1]. 이에 반해 화합물 반도체 자기조립 양자점(self-assembled quantum dot)을 이용한 적외선 수광소자는 양자점이 가지는 불연속적인 내부 에너지 준위로 인하여, 높은 내부 양자 효율과 온도 안정성을 기대할 수 있으며, 고성능, 고속처리, 저소비전력 및 저소음의 실현이 가능하다. 본 연구에서는 적층 InAs/InGaAs dot-in-a-well 구조를 유기금속화학기상증착법을 이용하여 성장하고 이를 소자에 응용하였다. 균일한 적층 양자점의 성장을 위해서 원자현미경(atomic force microscopy)을 이용하여, 각 층의 양자점의 크기와 밀도를 관찰하였고, photoluminescence (PL)를 이용하여 발광특성을 연구하였다. 각 층간의 GaAs space layer의 두께와 온도 조절 과정을 조절함으로써 균일한 적층 양자점 구조를 얻을 수 있었다. 이를 이용하여 양자점의 전도대 내부의 에너지 준위간 천이(intersubband transition)를 이용하는 n-type GaAs/intrinsic InAs 양자점/n-type GaAs 구조의 양자점 적외선수광소자 구조를 성장하였다. 이 과정에서 상부 n-type GaAs의 성장 온도가 600도 이상이 되는 경우 발광효율이 급격히 감소하고, 암전류가 크게 증가하는 것을 관찰하였다. 이는 InAs 양자점과 주변 GaAs 간의 열에 의한 상호 확산에 의하여 양자점의 전자 구속 효과를 저해하는 것으로 설명된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제27권1호
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• pp.33-41
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• 2003

The optical properties of $ZnS_ySe_{1-\chi-y}:Te_{\chi}(\chi<0.08,y~0.11)$ alloys grown by molecular beam epitaxy (MBE) have been investigated by photoluminescence (PL) and PL-excitation (PLE) spectroscopy. Good optical properties and high crystal quality were established with lattice match condition to GaAs substrate. At room temperature, emission in the visible spectrum region from blue to green was obtained by varying the Te content of the ZnSSe:Te alloy. The efficient blue and green emission were assigned to $Te_1 and Te_n(n\geq2)$cluster bound excitons, respectively. Bright green (535 nm) and blue (462 nm) light emitting diodes (LEDs) have been developed using ZnSSe:Te system as an active layer. The turn-on voltage of 2.1 V in current-voltage characteristics is very small compared to that of commercial InGaN-based LEDs (>3.4 V), indicating the formation of a good ohmic contact due to the optimized p-ZnSe/p-ZnTe multi-quantum well (MQW) superlattice electrode layers.

• 한국광학회지
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• 제18권2호
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• pp.155-161
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• 2007

본 논문에서는 GaN/InGaN 다중양자우물(MQW)의 청색 발광 다이오드(LED)에서의 3차원적인 전류 및 2차원적인 광 분포를 보여 주기 위해 새롭고 간단한 3차원 회로 모델링과 해석이 처음으로 제안되었으며 이를 실험적으로 검증하였다. LED의 회로 파라미터들은 금속 및 에피 박막의 저항과 다이오드만으로 이루어져 있으며 각각의 파라미터는 전송선 모델(TLM) 및 전압-전류의 특성으로부터 얻을 수 있다. 제안된 방법과 회로 파라미터를 상부로 발광하는(top-surface emitting) LED에 적용하여 금속 및 에피 박막의 각 저항 변화에 따라 활성층을 지나가는 전류 분포의 효과를 정량적으로 해석하였다. 그리고 제작된 청색 LED 소자의 발광 분포는 p-전극 주위에서 어두운 발광 분포를 보이는 해석 결과와 유사한 경향을 보여주었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.99-99
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• 2013

In this talk, I will present two research works in progress, which are: i) mapping of piezoelectric polarization and associated charge density distribution in the heteroepitaxial InGaN/GaN multi-quantum well (MQW) structure of a light emitting diode (LED) by using inline electron holography and ii) in-situ observation of the polarization switching process of an ferroelectric Pb(Zr1-x,Tix)O3 (PZT) thin film capacitor under an applied electric field in transmission electron microscope (TEM). In the first part, I will show that strain as well as total charge density distributions can be mapped quantitatively across all the functional layers constituting a LED, including n-type GaN, InGaN/GaN MQWs, and p-type GaN with sub-nm spatial resolution (~0.8 nm) by using inline electron holography. The experimentally obtained strain maps were verified by comparison with finite element method simulations and confirmed that not only InGaN QWs (2.5 nm in thickness) but also GaN QBs (10 nm in thickness) in the MQW structure are strained complementary to accommodate the lattice misfit strain. Because of this complementary strain of GaN QBs, the strain gradient and also (piezoelectric) polarization gradient across the MQW changes more steeply than expected, resulting in more polarization charge density at the MQW interfaces than the typically expected value from the spontaneous polarization mismatch alone. By quantitative and comparative analysis of the total charge density map with the polarization charge map, we can clarify what extent of the polarization charges are compensated by the electrons supplied from the n-doped GaN QBs. Comparison with the simulated energy band diagrams with various screening parameters show that only 60% of the net polarization charges are compensated by the electrons from the GaN QBs, which results in the internal field of ~2.0 MV cm-1 across each pair of GaN/InGaN of the MQW structure. In the second part of my talk, I will present in-situ observations of the polarization switching process of a planar Ni/PZT/SrRuO3 capacitor using TEM. We observed the preferential, but asymmetric, nucleation and forward growth of switched c-domains at the PZT/electrode interfaces arising from the built-in electric field beneath each interface. The subsequent sideways growth was inhibited by the depolarization field due to the imperfect charge compensation at the counter electrode and preexisting a-domain walls, leading to asymmetric switching. It was found that the preexisting a-domains split into fine a- and c-domains constituting a $90^{\circ}$ stripe domain pattern during the $180^{\circ}$ polarization switching process, revealing that these domains also actively participated in the out-of-plane polarization switching. The real-time observations uncovered the origin of the switching asymmetry and further clarified the importance of charged domain walls and the interfaces with electrodes in the ferroelectric switching processes.