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혼합소스 HVPE 방법에 의해 성장된 육각형 Si 결정
이강석,김경화,박정현,김소윤,이하영,안형수,이재학,전영태,양민,이삼녕,전인준,조채용,김석환,Lee, Gang Seok,Kim, Kyoung Hwa,Park, Jung Hyun,Kim, So Yoon,Lee, Ha Young,Ahn, Hyung Soo,Lee, Jae Hak,Chun, Young Tea,Yang, Min,Yi, Sam Nyung,Jeon, I 한국결정성장학회 2021 韓國結晶成長學會誌 Vol.31 No.3
고체 재료인 Si, Al 그리고 Ga을 혼합하는 혼합소스 수소화물기상 방법에 의해 육각형 Si 결정을 성장하였다. 새로 고안된 상압의 혼합소스 수소화물기상 방법에서는 1200℃의 고온에서 GaCl<sub>n</sub>, AlCl<sub>n</sub> 그리고 SiCl<sub>n</sub> 가스 사이의 상호작용에 의해 핵이 형성된다. 또한 Si과 HCl 가스의 급격한 반응에 의해 높은 분압을 가진 전구 기체를 발생시키는 구조로 설계 되었다. 주사 전자 현미경(FE-SEM), 에너지 분산형 X-선 분광법(EDS), 고해상도 X-선 회절(HR-XRD) 그리고 라만 스펙트럼을 통하여 육각형 Si 결정의 특성을 확인하였으며, Si 산업 분야에서 새로운 소재로서 응용성이 기대된다. Hexagonal shape Si crystals were grown by the mixed-source hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method of mixing solid materials such as Si, Al and Ga. In the newly designed atmospheric pressure mixed-source HVPE method, nuclei are formed by the interaction between GaCl<sub>n</sub>, AlCl<sub>n</sub> and SiCl<sub>n</sub> gases at a high temperature of 1200℃. In addition, it is designed to generate a precursor gas with a high partial pressure due to the rapid reaction of Si and HCl gas. The properties of hexagonal Si crystals were investigated through scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), high-resolution X-ray diffraction (HR-XRD), and Raman spectrum. From these results, it is expected to be applied as a new material in the Si industry.
혼합소스 HVPE 방법에 의한 전력 반도체 소자용 p형 AlN 에피층 성장
이강석,김경화,김상우,전인준,안형수,양민,이삼녕,조채용,김석환,Lee, Gang Seok,Kim, Kyoung Hwa,Kim, Sang Woo,Jeon, Injun,Ahn, Hyung Soo,Yang, Min,Yi, Sam Nyung,Cho, Chae Ryong,Kim, Suck-Whan 한국결정성장학회 2019 韓國結晶成長學會誌 Vol.29 No.3
본 논문에서는 전력 반도체 소자용 Mg-doped AlN 에피층을 혼합 소스 수소화물 기상 에피택시 방법에 의해 성장하였다. p형 재료로는 Mg을 사용하였다. 소자응용을 위한 기초 기판으로서 역할을 하기 위하여 GaN 에피층이 성장된 기판과 GaN 에피층이 성장되어 패턴이 형성된 사파이어 기판 위에 Mg-doped AlN 에피층을 선택 성장하였다. Mg-doped AlN 에피층의 표면과 결정 구조는 FE-SEM 및 HR-XRD에 의해 조사하였다. XPS 스펙트럼과 라만 스펙트럼 결과로부터 혼합소스 HVPE 방법에 의해 성장된 Mg-doped AlN 에피층은 전력소자 등에 응용이 가능할 것으로 판단된다. In this paper, Mg-doped AlN epilayers for power semiconductor devices are grown by mixed-source hydride vapor phase epitaxy. Magnesium is used as p-type dopant material in the grown AlN epilayer. The AlN epilayers on the GaN-templated sapphire substrate and GaN-templated-patterned sapphire substrate (PSS), respectively, as the base substrates for device application, were selectively grown. The surface and the crystal structures of the AlN epilayers were investigated by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and high-resolution-X-ray diffraction (HR-XRD). From the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Raman spectra results, the p-type AlN epilayers grown by using the mixed-source HVPE method could be applied to power devices.
이강석,전헌수,이아름,정세교,배선민,조동완,옥진은,김경화,양민,이삼녕,안형수,배종성,하홍주,Lee, Gang-Seok,Jeon, Hun-Soo,Lee, Ah-Reum,Jung, Se-Gyo,Bae, Seon-Min,Jo, Dong-Wan,Ok, Jin-Eun,Kim, Kyung-Hwa,Yang, Min,Yi, Sam-Nyeong,Ahn, Hyung-Soo 한국결정성장학회 2010 한국결정성장학회지 Vol.20 No.3
높은 광흡수 계수를$(1{\times}10^5cm^{-1})$ 가지는 CIGS는 Ga의 비율에 따라서 밴드갭을 조절할 수 있다는 장점을 지니고 있다. CIGS의 밴드갭은 Ga의 비율에 따라 $CuInSe_2$(Eg: 1.0 eV)에서 $CuGaSe_2$(Eg: 1.68 eV)까지의 범위에 존재하며, 태양전지에 서 이상적인 fill factor 모양을 가지도록 Ga의 비율을 높게 조성한다. CIGS 흡수층을 제작하는 방법에는 co-evaporator 방식이 가장 널리 사용되며 연구되고 있다. 이에 본 연구에서는 수평 형태의 hydride vapor transport (HVT)법을 고안하여 CIGS 나노 구조 및 에피성장을 시도하였다. HVT법은 $N_2$ 분위기에서 원료부의 CIGS 혼합물을 HCl과 반응시켜 염화물 기체상태로 변환 후 growth zone까지 이동하여 성장을 하는 방식이다. 성장기판은 c-$Al_2O_3$ 기판과 u-GaN을 사용하였다. 성장 후 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM)과 energy dispersive spectrometer(EDS)를 이용하여 관찰하였다. The Cu$(In_{1-x}Ga_x)Se_2$ is the absorber material for thin film solar cell with high absorption coefficient of $1{\times}10^5cm^{-1}$. In the case of CIGS, the movable energy band gap from $CuInSe_2$ (1.00 eV) to $CuGaSe_2$ (1.68 eV) can be acquired while controlling Ga contain ratio. Generally, the co-evaporator method have used for development and fabrication of the CIGS absorption layer. However, this method should need many steps and lengthy deposition time with high temperature. For these reasons, in this paper, a new growth method of CIGS layer was attempted to hydride vapor transport (HVT) method. The CIGS mixed-source material reacted for HCl gas in the source zone was deposited on the substrate after transporting to growth zone. c-plane $Al_2O_3$ and undoped GaN were used as substrates for growth. The characteristics of grown samples were measured from SEM and EDS.
HVPE 방법에 의한 금속 화합물 탄소체 기판 위의 GaN 성장
김지영,이강석,박민아,신민정,이삼녕,양민,안형수,유영문,김석환,이효석,강희신,전헌수,Kim, Ji Young,Lee, Gang Seok,Park, Min Ah,Shin, Min Jeong,Yi, Sam Nyung,Yang, Min,Ahn, Hyung Soo,Yu, Young Moon,Kim, Suck-Whan,Lee, Hyo Suk,Kang, Hee Shi 한국결정성장학회 2013 韓國結晶成長學會誌 Vol.23 No.5
GaN는 대표적인 III-V족 질화물반도체로 주로 값싸고 다루기 쉬운 사파이어 기판 위에 성장된다. 하지만 사파이어 기판은 부도체이며, GaN과의 격자부정합을 일으키고 열전도도 또한 낮은 기판으로 알려져 있다. 본 논문에서는 방열기능과 열 전기전도도가 뛰어난 금속 화합물 탄소체 기판 위에 poly GaN epilayer를 HVPE법으로 성장시켜보았다. 비정질의 금속 화합물 탄소체 기판위에 성장되는 GaN epilayer의 성장메카니즘을 관찰하였다. GaN epilayer의 성장을 위해 HCl과 $NH_3$를 흘려주었다. 성장하기 위해 source zone과 growth zone의 온도는 각각 $850^{\circ}C$와 $1090^{\circ}C$로 설정했다. 성장이 끝난 샘플은 SEM, EDS, XRD측정을 통해 분석하였다. The GaN layer was typical III-V nitride semiconductor and was grown on the sapphire substrate which cheap and convenient. However, sapphire substrate is non-conductivity, low thermal conductivity and has large lattice mismatch with the GaN layer. In this paper, the poly GaN epilayer was grown by HVPE on the metallic compound graphite substrate with good heat dissipation, high thermal and electrical conductivity. We tried to observe the growth mechanism of the GaN epilayer grown on the amorphous metallic compound graphite substrate. The HCl and $NH_3$ gas were flowed to grow the GaN epilayer. The temperature of source zone and growth zone in the HVPE system was set at $850^{\circ}C$ and $1090^{\circ}C$, respectively. The GaN epilayer grown on the metallic compound graphite substrate was observed by SEM, EDS, XRD measurement.
DSP를 사용한 4채널용 ADPCM CODEC의 실시간 구현에 관한 연구
이의택,이강석,이상욱,Lee, Ui-Taek,Lee, Gang-Seok,Lee, Sang-Uk 대한전자공학회 1985 전자공학회지 Vol.22 No.5
본 논문에서는 파형 코우딩 방식에 속하는 ADPCM을 NEC 7720 DSP를 사용하여 간단하고 성능이 우수하며 유연성 (flexibility)이 뛰어난 ADPCM cosec을 실시간 구현을 하였다. ADPCM 알고리듬은 적응 양자기와 1차의 고정예측기를 사용하였으며 프로그램을 최적화하여 하나의 NEC 7720으로 4 채널을 동시에 부호화 또는 복호화 할 수 있도록 하였다. 실제 전화음성과 RC 정형 Gaussian 잡음 및 1004Ht 정현파를 사용한 컴퓨터 시뮬레이tus으로부터 NEC 7720의 연산 정확도를 조사하였으며, SNR 및 청각조사로 부터 알고리듬 수행에 필요한 값들을 결정하였다. NEC 7720의 소프트웨어는 real-time hardware emulator로 실시간 동작을 확인하였는데 부호기에서 1샘플을 부호화하는데 최대 23. 25μs가 걸리고 4 채널을 모두 부호화하는데 113.5μs가 필요하였으며, 복호기에서는 각각 24. 75μs와 119. 5μs가 소요되었다. In this paper we have designed and implemented in real time a simple, efficient and flexible AOPCM cosec using a high speed digital processor, NEC 7720. For ADPCM system, we have used an instantaneous adaptive quantizer and a first-order fixed predictor. The software for NEC 7720 has been developed and it was found that the NEC 7720 was capable of performing the entire ADPCAt algorithm for 4 channels in real time as optimizing the program. Computer simulation has born made to investigate a computational accuracr of NEC 7720 and to de-termine necessary parameters for a ADPCM codec. Real telephone speech, RC-shaped Gaussian noise and 1004 Hz tone signal were used for simulation. In simulation, the parameters werc optimized from the computed SNR and the informal listening test. The developed software was tested in real time operation using a hardware emulator for NEC 7720. It took a maximum 23.25$\mu$s to encode one sample and 113.5$\mu$s, including all the necessary 1/0 operations, to encode 4 channels. In the case of decoding process, it took 24.75$\mu$s to decode one sample and 119.5$\mu$s to decode 4 channels.
HVPE에 의해 성장된 AlGaN epi layer의 특성
정세교,전헌수,이강석,배선민,윤위일,김경화,이삼녕,양민,안형수,김석환,유영문,천성학,하홍주,Jung, Se-Gyo,Jeon, Hun-Soo,Lee, Gang-Seok,Bae, Seon-Min,Yun, Wi-Il,Kim, Kyoung-Hwa,Yi, Sam-Nyung,Yang, Min,Ahn, Hyung-Soo,Kim, Suck-Whan,Yu, Young-Mo 한국결정성장학회 2012 한국결정성장학회지 Vol.22 No.1
AlGaN는 3.4~6.2 eV까지 넓은 밴드갭을 가지는 직접천이형 반도체이다. 최근에 자외영역의 광소자가 다양하게 응용되면서 자외선 발광이 가능한 AlGaN 역시 주목받고 있다. 이를 위해서는 고품질의 AlGaN 층이 필요하지만 GaN 층위에 AlGaN 층을 성장하는 것은 이들의 격자상수와 열팽창계수 차이로 인해 어렵다. 본 논문에서, multi-sliding boat법이 적용된 혼합소스 HVPE법을 이용하여 GaN template 위에 LED 구조를 성장하였다. 활성층의 Al 조성을 조절함으로써 AlGaN의 격자상수 변화와 광학적 변화를 관찰하고자 하였다. 에피 성장을 위해 HCl과 $NH_3$ 가스를 혼합소스 표면으로 흘려주었고, 수송가스로는 $N_2$를 사용하였다. 소스영역과 성장영역의 온도는 각각 900과 $1090^{\circ}C$로 안정화하였다. 성장 후 샘플은 x-ray diffraction(XRD)과 electro luminescence(EL) 측정을 하였다. The AlGaN layer has direct wide bandgaps ranging from 3.4 to 6.2 eV. Nowadays, it is becoming more important to fabricate optical devices in an UV region for the many applications. The high quality AlGaN layer is necessary to establish the UV optical devices. However, the growth of AlGaN layer on GaN layer is difficult due to the lattice mismatch and difference thermal expansion coefficient between GaN layer and AlGaN layer. In this paper, we attempted to grow the LED structure on GaN template by mixed-source HVPE method with multi-sliding boat system. We tried to find the optical and lattice transition of active layer by control the Al content in mixed-source. For the growth of epi layer, the HCl and $NH_3$ gas were flowed over the mixed-source and the carrier gas was $N_2$. The temperature of source zone and growth zone was stabled at 900 and $1090^{\circ}C$, respectively. After the growth, we performed the x-ray diffraction (XRD) and electro luminescence (EL) measurement.