• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.152-152
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• 2011

Silicon 기반의 환경에서 연구 및 제조되는 전자소자는 반도체의 기술이 발전함에 따라 chip 선폭의 크기가 30 nm에서 20 nm, 그리고 그 이하의 크기로 점점 더 작아지는 요구에 직면하고 있다. 탄소나노 구조와 나노와이어 기술이 Silicon을 대신할 다음세대 기술로 주목받고 있다. 많은 연구결과들 중에서 III-V CMOS가 가장 빠른 접근 방법이라 예상한다. III-V족 물질을 이용하면 electron 보다 수십 배 이상의 이동도를 얻을 수 있으나 p-type의 구조를 구현하는 것이 해결해야 할 문제이다. p-type 3-5 족 화합물을 이용하여 에너지 밴드 갭의 변화를 가능하게 한다면 hole의 이동도를 크게 향상시킬 수 있어 silicon 기반의 p-type 소자보다 2~3배 더 빠른 소자의 구현이 가능하다. 3-5족 화합물 반도체의 성장 기술이 많이 진보되어 이를 이용하여 고속 소자를 구현한다면 시기적으로 더욱 빨리 다가올 것이라 예측한다. 에너지 밴드갭의 변화와 격자 부정합을 고려하여 SI InP 기판에 GaSb 물질을 채널로 사용한 p-type 2-dimensional hole gas (2DHG) 소자를 구현하였다. 관찰된 소자 구조의 박막 상태의 특징을 보이며 10 um ${\times}$ 10 um AFM 측정결과 1 nm 이하의 표면 거칠기를 가지며 상온에서의 hole 이동도는 약 650 cm2/Vs이고 sheet carrier density는 $5{\times}1012$ /cm2의 결과를 확인하였다. 실험결과 InP 기판위에 채널로 사용된 GaSb 박막을 올리는데 있어 가장 중요한 것은 Phosphorus, Arsenic, 그리고 Antimony 물질의 양과 이들의 변화시간의 조절이다. 본 발표에서 Semi-insulating InP 기판위에 electron이 아닌 hole을 반송자로 이용한 차세대 고속 전자소자를 구현하고자 하여 MBE (Molecular Beam Epitaxy)로 p-type 소자를 구현하여 실험하였다. 아울러 더욱 빠른 소자의 구현을 위하여 세계의 유수 그룹들의 연구 결과들과 앞으로 예상되는 고속 소자에 대해서 비교와 함께 많은 기술에 대해 논의하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.120-121
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• 2009

Single crystalline $ZnIn_2Se_4$ layers were grown on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate at $400^{\circ}C$ with hot wall epitaxy (HWE) system by evaporating, $ZnIn_2Se_4$ source at $630^{\circ}C$. After the as-grown $ZnIn_2Se_4$ single crystalline thin films was annealed in Zn-, Se-, and In-atmospheres, the origin of point defects of $ZnIn_2Se_4$single crystalline thin films has been investigated by the photoluminescence(PL) at 10 K The native defects of $V_{Zn}$, $V_{Se}$, $Zn_{int}$ and $Se_{int}$ obtained by PL measurements were classified as a donors or acceptors type. And we concluded that the heat-treatment in the Se-atmosphere converted $ZnIn_2Se_4$ single crystalline thin films to an optical p-type. Also, we confirmed that In in $ZnIn_2Se_4$/GaAs did not form the native defects because In in $ZnIn_2Se_4$ single crystalline thin films existed in the form of stable bonds.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.223-223
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• 2010

InSb 물질은 다른 III-V족 물질들과 비교해서 bandgap이 낮고 전자 이동도가 높아, 소자 구현 시 낮은 전압으로도 고속 동작 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 Si, GaAs 또는 InP 등 쉽게 구할 수 있는 기판과 격자 부정합이 커서 상기 기판에 성장시 많은 defect가 존재하는 단점이 있다. 그러므로 이를 상기 기판에 성장하는데 meta-morphic이라 불리는 성장 기술이 요구되는 어려움이 있다. 본 발표에서 Semi-insulating GaAs 기판위에 고품질의 InSb 박막을 성장하기 위해 grading buffer technique을 도입하며 이에 대한 여러 가지 비교실험과 함께 최적의 성장 방법과 기술에 대해 논의 한다. GaAs와 InSb 물질사이의 bandgap과 격자 부정합을 고려하여 AlSb 물질을 먼저 성장하면서 동시에 InxAl1-xSb로 변화를 주어 InSb 박막이 성장되도록 하였다. ($x=0{\rightarrow}1$). 성장 온도 변화 및 In과 Al의 조성비에 변화를 주어 grading 기법으로 성장하였고 상기 grading buffer위에 InSb 박막을 0.65um 성장하였다. $10um{\times}10um$ AFM 측정결과 2.2nm 정도의 표면 거칠기를 가지며 상온에서의 전자 이동도는 약 46, 300 cm2/Vs 이고 sheet electron density는 9.47(e11) /cm2의 결과를 확인하였다. 실험결과 InSb 박막을 올리는데 있어 가장 고려할 사항인 GaAs 기판과 InSb 박막 사이에 존재하는 격자 부정합을 어떻게 해결하는가에 대해서, 기존의 여러가지 방법과 비교해서 grading buffer 기술이 유효하다는 것을 증명하였다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.29 no.6
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• pp.753-759
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• 1996

The artificial construction of well-defined low-dimensional (low-D) quantum structures, such as quantum wire (QWR) still attracts attention of many researchers due to their applications in room-temperature optoelectronic devices. In this work, the migration enhanced epitaxial growth (MEE) and the analysis of InAs/ AlAs QWR are reported. On the vicinal semi-insulating InP substrate of $3^o$ tilted cut from (100) surface towards (010) direction, InAs/ AlAs QWR superlattices have been successfully grown by MEE with the introduction of growth interruption at each shutter operation of MBE cell. The in-situ RHEED analyses show that MEE gives superior step-flow growth (SFG) and sharper interface formation over a conventional MBE growth. We have grown 4 samples in series varying the growth temperature. The QWR samples are analyzed by photoluminescence (PL) and atomic force microscopy (AFM). From the AFM images, we can get the definitely resolved 1-D structures. This structure is believed to be due to the MEE method and its separation is better than any other data from others. We are now studying the dependence of the structure on the growth temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.81-82
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• 2007

The stochiometric mix of evaporating materials for the $CdGa_2Se_4$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnace. To obtain the single crystal thin films, $CdGa_2Se_4$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy (HWE) system. The source and substrate temperature were $630^{\circ}C\;and\;420^{\circ}C$, respectively. After the as-grown single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films were annealed in Cd-, Se-, and Ga -atmospheres, the origin of point defects of single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films has been investigated by PL at 10 K. The native defects of $V_{Cd},\;V_{Se},\;Cd_{int},\;and\;Se_{int}$ obtained by PL measurements were classified as donors or acceptors. And we concluded that the heat-treatment in the Cd-atmosphere converted single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films to an optical p-type. Also, we confirmed that Ga in $CdGa_2Se_4$/GaAs did not form the native defects because Ga in single crystal $CdGa_2Se_4$ thin films existed in the form of stable bonds.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.8
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• pp.45-50
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• 2004

The characteristics and reliability of implanted VCSELs are greatly influenced by the thickness of the semi-insulating layer made by ion implantation for the current confinement. We propose a simple and purely electrical method of estimating the optimum implant depth, and find that the implant front should be located 2-DBR periods above the 1 - λ cavity in order to obtain simultaneously the low threshold current and high reliability.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.300.2-300.2
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• 2014

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 전자이동도, 그리고 아주 짧은 전하수명의 기판을 요구하는데 저온에서 성장한(low-temperature grown : LT) InGaAs는 격자 내에 Gallium 자리에 Arsenic이 치환 하면서 AsGa antisite가 발생하여 전하수명을 짧아지는 것을 응용하여 가장 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 보다 높은 저항을 얻기 위하여 molecular beam epitaxy를 이용하여 semi-insulating InP:Fe 기판위에 격자 정합된 LT-InGaAs:Be/InAlAs multi quantum well (MQW)를 well과 barrier를 가각 $10{\mu}m$ 씩 100주기 성장을 하였고 Ti와 Au를 각각 30, $200{\mu}m$로 dipole antenna를 제작 하였다. 이 때 Ti:sapphire femto-pulse laser (30 fs/90 MHz)를 excitation source로 사용하였을 때 9000 pA로 LT-InGaAs epilayer (180 pA)보다 50배 이상 큰 전류 신호를 얻을 수 있었다. THz 발생과 검출을 초소형, 초경량, 고효율로 하기 위해서는 fiber-optic를 이용해야 하는데 이때 분산과 산란 손실이 가장 적은 1550 nm 대역에서 많은 연구가 이루어 졌다. 780, 1560 nm의 mode-locking laser (90 fs/100 MHz)를 사용하여 현재 많이 이용되고 있는 Ti:sapphire femto-pulse laser와 비교하여 THz 특성 변화를 확인하는 연구를 진행 하고 있다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.6 no.1
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• pp.61-68
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• 1997

We examined the dependence of the growth of undoped InP epilayer by chloride vapor phase epitaxy on the growth temperature and on the $PCl_3$molar fraction. The growth temperature was varied from $620^{\circ}C$ to $650^{\circ}C$ and the $PCl_3$molar franction from $2.5{\times}10^{-2}$ to $4.5{\times}10^{-2}$. The undoped InP epilayer with hillock free surface was obtained at the growth temperature of $640^{\circ}C$ and at the PCl$_3$molar fraction of $3.0{\times}10^{-2}$. The surface morphology was improved with a decrease of the PCl$_3$molar fraction. The carrier concentration measured by Hall and ECV was less than $1{\times}10^{14}cm^{-3}$. The resistivity of the undoped InP epilayer, measured by using four probe method, showed a high value of <$3.0{\times}10^6{\Omega}\textrm{cm}$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.476-477
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• 2013

반도체의 성능은 최근 10년 사이에 급격하게 발전했고 아날로그 및 디지털 회로 소자들에 있어 저전력/고속 특성 요구가 커지고 있다 [1]. 상온에서 30,000 $cm^2$/Vs 이상의 전자 이동도를 가지며 큰 conduction band offset을 갖는 InAs/AlSb 2차원전자가스(2DEG) 소자는 Spinorbit-interaction의 값이 매우 커서 SPIN-FET 소자로 크게 주목받고 있다 [2]. 본 발표자들은 GaAs 기판위에 성장한 InAs 2DEG HEMT 소자의 전/자기적인 특성과 고속반응 물질로 주목 받는 InSb 박막소자의 doping 특성에 따른 전기적/물리적인 특성의 평가에 대해 그 결과를 소개하고자 한다. 격자정합과 Semi-insulating 기판의 부재로 상용화되어 있는 GaAs와 InP 기판위에 물질차이에 따른 고유의 한계 특성을 줄이기 위한 Pseudomorphic이라 불리는 특별한 박막 성장 기법을 적용하여 높은 전자 이동도를 가지며 spin length가 길어 Spin-FET로서 크게 주목받고 있는 InAs 2DEG HEMT 소자를 완성시켰다. 60,000 ($cm^2$/Vs) 이상의 높은 전자 이동도를 갖는 소자의 구현을 목표로 연구를 진행하였으며 1.8 K에서 측정된 Spin-orbit interaction의 값은 6.3e-12 (eVm)이다. InAs/InGaAs/InAlAs 및 InGaAs/InAlAs 구조의 InP 기반의 소자에서 보다 큰 값으로 향후 Spin-FET 응용에 크게 기대하고 있다. 또한, GaAs 기판위에 구현된 InSb 소자는 격자부정합 감소를 위해 InAs 양자점을 사용하여 약 $2.6{\mu}m$ 두께로 구현된 InSb 박막 소자는 상온에서 약 60,400 ($cm^2$/Vs)의 상온 전자이동도를 보였으며 현재 동일 두께에서 세계 최고결과(~50,000 $cm^2$/Vs)에 비해 월등하게 높은 값을 보이고 있다. Hall bar pattern 공정을 거쳐 완성된 소자는 측정 결과 10~20% 이상 향상된 전자 이동도를 보였다. 2e18/$cm^3$ 미만의 p-doping의 경우, 상온에서 n-type 특성을 보이나, 저온에서 p-type으로 변하는 특성을 보였고 n-doping의 경우 5e17/$cm^3$까지는 전자 이동도만 감소하고, doping에 의한 효과는 크게 없었다. 1e18/$cm^3$의 높은 doping을 할 경우 carrier가 증가하는 것을 확인했다. 이상의 측정 결과로 Spin-FET 소자로서 아주 우수하다는 것을 확인할 수 있었고 n-/p- type이 특성을 고려한 high quality InSb 박막소자의 응용을 위한 중요한 정보를 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2002.07a
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• pp.257-265
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• 2002

A stoichiometric mixture of evaporating materials for AgInS$_2$ single crystal thin films was prepared from horizontal furnace. To obtain the single crystal thin films, AgInS$_2$ mixed crystal was deposited on thoroughly etched semi-insulating GaAs(100) substrate by the Hot Wall Epitaxy(HWE) system. The source and substrate temperatures were 680 $^{\circ}C$ and 410 $^{\circ}C$, respectively. The crystalline structure of the single crystal thin films was investigated by the photoluminescence and double crystal X-ray diffraction(DCXD). The carrier density and mobility of AgInS$_2$ single crystal thin films measured from Hall effect by van der Pauw method are 9.35${\times}$10$\^$16/ cm$\^$-3/ and 294 $\textrm{cm}^2$/V$.$s at 293 K, respectively. From the optical absorption measurement, the temperature dependence of the energy band gap on AgInS$_2$ single crystal thin films was found to be E$\_$g/(T) : 2.1365 eV - (9.89 ${\times}$ 10$\^$-3/ eV) T$^2$/(2930 + T). After the as-grown AgInS$_2$ single crystal thin films was annealed in Ag-, S-, and In-atmospheres, the origin of point defects of AgInS$_2$ single crystal thin films has been investigated by using the photoluminescence(PL) at 10 K. The native defects of V$\_$AG/, V$\_$S/, Ag$\_$int/, and S$\_$int/ obtained from PL measurements were classified as a donors or acceptors type. And we concluded that the heat-treatment in the S-atmosphere converted AgInS$_2$ single crystal thin films to an optical p-type. Also, we confirmed that In in AgInS$_2$/GaAs did not form the native defects because In in AgInS$_2$ single crystal thin films did exist in the form of stable bonds.