• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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• pp.37.1-37.1
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• 2011

1990년 나카무라 연구팀에서 청색이 개발된 이래로 LED는 눈부시게 발전해 왔으며, 청색 LED로 인하여 조명용 백색 LED가 급격히 발전하고 있다. 현재까지 개발되고 있는 조명용 백색 LED는 통상적으로 c축 방향의 사파이어 기판위에 GaN film을 성장하여 제작하지만 원천적으로 생기는 자발분극과 압전분극 영향 때문에 양자우물에서의 밴드를 기울게 만들고 이것은 캐리어 재결합율을 감소시켜 그 결과 양자 효율을 낮춘다. 이러한 근본적인 문제를 해결하기 방안은 사파이어 기판에서 c-plane이외의 결정면에서 무분극(혹은 반극성) GaN LED를 성장하여 양자효율을 극대화하여 고효율 LED를 구현할 수 있음. 본 연구에서는 Carbonization mask를 이용하여 r-plane sapphire기판상에 a-plane GaN의 ELOG성장 방법에 대하여 연구하였다. Carbonization mask를 이용하면 기존에 사용되던 SiOx 나 SiNx 막을 사용하지 않고 mask를 만들 수 있다는 장점을 가지고 있으며, 이러한 mask를 이용하여 r-plane sapphire위에 ELOG법을 이용한 a-plane GaN을 성장할 수 있음을 실험을 통해 보이려 한다. ELOG 성장이 이루어 지는지 확인을 위하여 SEM을 통하여 ELOG가 되는 과정을 분석하였으며, 표면의 거칠기를 알아보기 위하여 AFM측정을 시행하였다. 실험 결과 약 20 um 두께로 성장되면서 merge가 되는 것을 확인 하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제17권1호
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• pp.6-10
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• 2007

R-plane 사파이어 위에 a-plane GaN층이 성장된 기판에 혼합소스 HVPE(mixed-source hydride vapor phase epitaxy) 방법으로 GaN/InGaN의 이종접합구조(heterostructure)를 구현하였다. GaN/InGaN 이종접합구조는 GaN, InGaN, Mg-doped GaN 층으로 구성되어 있다. 각 층의 성장온도는 GaN층은 $820^{\circ}C$, InGaN 층은 $850^{\circ}C$, Mg-doped GaN 층은 $1050^{\circ}C$에서 성장하였다. 이때의 $NH_3$와 HCl 가스의 유량은 각각 500 sccm, 10 sccm 이었다. SAG-GaN/InGaN 이종접합구조의 상온 EL (electroluminescence) 특성은 중심파장은 462 nm, 반치폭(FWHM : full width at half maximum) 은 0.67eV 이었다. 이 결과로부터 r-plane 사파이어 기판위에 multi-sliding boat system의 혼합소스 HVPE 방법으로 이종접합구조의 성장이 가능함을 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.222-228
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• 2005

2단계 성장법으로 c-plane 사파이어 단결정 기판 위에 metalorganic chemical vapor deposition(MOCVD)법으로 undoped GaN 에피층을 성장시켰다. 고온 성장시 성장 온도 변화가 undoped GaN 에피층의 표면형상과 거칠기, 구조적 결정성, 광학적 성질, 전기적 성질에 미치는 영향을 연구하였다. 수평형 MOCVD 장치를 이용해 압력 300 Torr 저압에서 성장시켰으며, 저온 핵생성층 성장조건은 $500^{\circ}C$로 고정시키고, 2단계 성장 온도를 $850\~1050^{\circ}C$범위로 변화시켰다. 형성된 undoped GaN 에피층을 원자력현미경, 고분해능 X-선회절장치, 광발광측정, 홀 효과 측정 장치 등을 이용하여 분석, 고찰하였다.

• 대한화학회지
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• 제39권1호
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• pp.1-6
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• 1995

단결정 적층막을 제조하기 위해 사용되는 사파이어 기판에 대하여 황산과 인산의 혼합용액 화학적 에칭을 조사하였다. 여러가지 배향면의 사파이어에 대한 에칭정도는 황산과 인산의 3:1 조성과 $315{\pm}2^{\circ}C$에서 에칭시간에 의존하였다. 280~320$^{\circ}C$ 범위에서 30분간씩 산에칭시킨 후에 에칭속도(R)를 구하였고, log R에 대한 $1/T$ semilog plot로부터 활성화에너지$(E_a)$를 구하였으며, 그것은 $({\bar1}012) > (10{\bar1}0) > (11{\bar2}0) > (0001)$면 순서로 감소하였다. 한편 (0001), $({\bar1}012),\;(10{\bar1}0)$과 $(11{\bar2}0)$면의 표층 두께를 각각 64.6, 46.5, 16.2와 5.1 ${\mu}m$ 에칭시킨 후의 기판 표면을 SEM으로 관찰하였다.

• 센서학회지
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• 제8권2호
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• pp.195-201
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• 1999

$Al_2O_3$ (알루미나 및 R-면 사파이어)기판 위에 c-축 $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) 박막을 펄스레이저 증착법을 이용하여 성장하였다. 완충층으로 사용하기 위해 $Al_2O_3$ 기판 위에 증착한 $CeO_2$ 박막의 결정성은 기판온도에 많은 영향을 받았다. $CeO_2$ 박막은 $800^{\circ}C$의 기판온도에서 $\alpha$-축방향으로 잘 성장하였으며, $CeO_2$ 완충층의 두께에 따라 YBCO/$CeO_2/Al_2O_3$ 박막의 초전도 특성은 큰 변화를 나타내었다. 알루미나 기판 위에서 $CeO_2$ 완충층의 두께는 약 $1200\;{\AA}$이하, 사파이어 기판의 경우 $100{\sim}1000\;{\AA}$ 범위에서 YBCO 박막은 양호한 초전도 특성을 나타내었으나, 그 보다 두껍게 성장시킬 경우 초전도 특성이 급격하게 나빠졌다. 알루미나 기판 위에 성장된 YBCO 박막의 임계온도는 83 K였으며, R-면 사파이어 기판 위에 성장된 YBCO 박막의 임계온도는 ${\geq}89.5\;K$였고, 임계전류밀도는 77K에서 $3{\times}10^6\;A/cm^2$로 나타났다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.123-123
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• 2010

3족 질화물계 물질은 발광다이오드와 같은 광전자소자적용에 있어서 매우 우수한물 질이다.일반적으로, GaN 에피 성장에 있어서 저온 중간층을 삽입한 2 단계 성장 방법은 낮은 결함밀도와 균일한 표면을 얻기 위해 도입된 기술이다. 특히 AlN 중간층은 GaN 중간층과 비교하였을 때 결정성뿐만 아니라 높은 온도에서의 열적안정성, GaN 기반의 자외선 검출기서의빛 흡수 감소 등의 장점을 가지고 있다. 또한 패턴 사파이어 기판위 GaN 에피 성장은 측면성장 효과를 통해 결함 밀도 감소와 광 추출 효율을 향상시키는 것으로 알려져 있다.또한 열응력으로 인한 기판의 휨 현상은 박막성장중 기판의 온도 분포를 불균일하게 만드는 원인이 되며 이는 결국 박막 조성 및 결정성의 열화를 유도하게 되고 최종적으로 소자특성을 떨어 뜨리는 원인이 되는데 AlN 중간층의 도입으로 이것을 완화시킬 수 있는 효과가 있다. 하지만, AlN 중간층이 패턴된 기판 위에 성장시킨 GaN 에피층에 미치는 영향은 명확하지 않다. 본 연구팀은 일반적인 c-plane 사파이어 기판과 플라즈마 건식 에칭을 통한 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판을 이용해서 AlN 중간층과 GaN 에피층을 유기금속 화학기상증착법으로 성장하였다. 특히, 렌즈 모양의 패턴된 사파이어 기판은 패턴 모양과 패턴 밀도가 성장에 미치는 영향을 연구하기 위해 두가지 패턴의 사파이어 기판을 이용하였다. AlN 중간층 두께를 조절함으로써 최적화된 GaN 에피층을 90분까지 4단계로 시간 변화를 주어 성장 양상을 관찰한 결과, GaN 에피박막의 성장은 패턴 기판의 trench 부분에서 시작하여 기판의 패턴부분을 덮는 측면 성장을 보이고있다. 또한 TEM과 CL을 통해 GaN 에피박막의 관통 전위를 분석해 본 결과 측면 성장과정에서 성장 방향을 따라 옆으로 휘게 됨으로 표면까지 도달하는 결정결함의 수가 획기적으로 줄어드는 것을 확인함으로써 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다. 그리고 패턴밀도가 높고 모양이 볼록할수록 측면 성장 효과로 인한 결정성 향상과 난반사 증가를 통한 임계각 증가로 광추출 효율이 향상 되는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 최적화된 AlN 중간층을 이용하여 패턴 기판위에서 고품질의 GaN 에피층을 성장시킬 수 있었다.

• 센서학회지
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• 제6권2호
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• pp.155-162
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• 1997

zinc acetate를 포함하는 용액으로부터 r-plane 사파이어 기판 위에 ZnO 막(膜)을 증착하였다. 초음파(超音波) 발생기(發生器)로 용액을 진동시켜 증기입자를 만든 후 이것을 고온 반응로(反應盧) 내에서 열분해(熱分解) 시켜 막(膜)을 증착하였다. 제조된 막(膜)의 결정성, 표면형태 및 조성을 XRD, SEM 및 AES로 각각 분석하였다. 기판온도가 막(膜)의 특성에 미치는 영향에 대해 조사하였다. 기판온도 $300^{\circ}C$에서 (110) 방향으로 강하게 성장된 막(膜)을 얻을 수 있었다. 구리의 첨가(添加)와 습식산화(濕式酸化)에 의해 막(膜)의 저항율을 $3{\times}10^{6}{\Omega}{\cdot}cm$이상으로 높일 수 있었다.

• 한국결정학회지
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• 제4권2호
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• pp.92-99
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• 1993

Diethylzinc를 사용하여 PECVD장치로 ZnO 박막을 증 착하여 미세구조를 분석하였다. 기판 온도 100℃에서부터 이미 미세 결정 입자로 구성된 ZnO 박막의 증착이 가능했으며, 200℃이상에서는 C 축 배향성이 뛰어난 ZnO 박막이 유리 기판위에 증착되었다. c-면 사파이어 기판위에 증착된 ZnO 박막을 TEM으로 분석한 결과 기판 온도 350℃에서 EPITAXIAL (002) ZnO 박막이 성장됐으며, 입계에서는 Moire패턴에 의한 dislocation이 관찰되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제21권5호
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• pp.187-192
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• 2011

비극성 a-GaN의 성장 시 기판의 경사각은 GaN epi의 품질을 결정하는 중요한 변수로서 양질의 a-GaN 성장을 위해서는 R-면 기판의 경사각이 정밀하게 제어된 기판이 요구된다. 본 연구에서는 R-면 기판의 경사각 ${\alpha}$와 ${\beta}$의 목표값이 각각 0, -0.1, -0.15, -0.2, -0.4, $-0.6^{\circ}$와 -0.1, 0, $0.1^{\circ}$인 절단기판을 제조하였다. 절단기판의 경사각을 x-ray를 이용하여 측정하고 통계적인 분석을 통해 기판의 경사각 제어공정에 대한 신뢰성을 평가하였으며, R-면 기판의 경사각의 공차는 ${\pm}0.03^{\circ}$의 값을 가졌다. R-면 기판은 상대적으로 큰 이방성에 의해 c-면 기판에 비해 휨(BOW)과 두께편차(TTV)가 상대적으로 큰 분포를 갖는 것으로 나타났다. AFM을 이용하여 기판 표면을 관찰한 결과, 측정된 R-면기판의 step 높이는 0.2~0.4 nm로 거의 일정한 값을 가졌으며 step 너비는 경사각 ${\alpha}$가 증가함에 따라 156 nm에서 26 nm로 감소하였으며 이와같은 R-면 기판의 step 구조의 변화는 epi 성장에 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권3호
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• pp.97-100
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• 2008

HVPE 법에 의해 성장시킨 GaN 박막이 기판에 따라서 극성과 비극성 특성의 변화에 대해 연구하였다. A-plane($11{\bar{2}}0$), C-plane(0001) and M-Plane($10{\bar{1}}0$) 사파이어 기판을 이용하여 $10\;{\mu}m$ 두께의 GaN 박막을 성장하였다. 광학현미경 및 원자력간 현미경(OM, AFM)을 이용해 표면 구조를 관찰하고, HRXD를 통해 이들은 모두 wurtzite 구조를 갖고 C-plane으로 성장시에는, 극성 특성을, A-plane 및 M-plane 성장 시에는 비극성 특성을 가짐을 확인하였으며, Photoluminescence (PL)측정 결과 3.4 eV에서 발광 피크, 2.2 eV에서 yellow luminescence peak를 확인하였다.