선택적 LPE방법에 의한 GaAs가판 상의 InP이종접합 박막의 성장

이병택,안주헌,김동근,안병찬,남산,조경익,박인식,장성주,Lee, Byung-Teak,An, Ju-Heon,Kim, Dong-Keun,Ahn, Byung-Chan,Nahm, Sahn,Cho, Kyoung-Ik,Park, In-Shik,Jang, Seong-Joo 한국재료학회 1994 한국재료학회지 Vol.4 No.6

Heteroepitaxial InP/GaAs layers were grown using the selective liquid phase epitaxy (SLPE) technique. It was observed that the optimum LPE conditions were $660^{\circ}C$ growth temperature, $5^{\circ}C$ supercooling, and $0.4^{\circ}C$/min cooling rate. Maximum expitaxial layer overgrowth (ELO) of 110-160$\mu \textrm{m}$ was obtained when the seed was aligned along (112) orientation. Initial melt-back of the substrate was observed but limited to the seed region so that flat In-Ga-As-P layers were grpwn throughout the GaAs substrates. The InP/GaAs heteroepitaxial structure could be obtained by growing an additional InP layer on top of the In-Ga-As-P layer. 선택적 LPE방법을 이용하여 (111)B GaAs 기판 상에 InP연속 박막을 성장하고 그 특성을 평가하였다. 적정 LPE성장조건으로 성장온도 $660^{\circ}C$, 과냉도 $5^{\circ}C$, 냉각속도 $0.4^{\circ}C$/min였으며, 연구된 온도 범위에서 성장온도가 증가할수록 표면형상이 개선되었고 ELO의 넓이가 증가하였다. Seed방향이 <112>방향에서 110-160$\mu \textrm{m}$ 정도의 최대 ELO 넓이가 얻어졌으며 60-80$\mu \textrm{m}$정도의 마스크 간격에서 연속박막을 용이하게 성장할 수 있었다. LPE 성장초기에 기판 용해 현상이 발생하였으며 이에 따라 성장박막의 조성이 대략 $In_{0.85}Ga_{0.15}$As$_{0.01}P{0.99}$으로 변화하고 InP/GaAs계면 및 박막 표면형상이 거칠어졌으나 기판의 성장 부위가 제한됨에 따라 통상적인 LPE박막에 비교하여 매우 개선된 표면형상을 얻을 수 있었다. 두개의 성장융액을 이용하여 1차 박막성장 후 다시 InP 박막을 성장하는 2단성장 방법을 사용하여 순수한 InP/GaAs박막을 성장할 수 있었으며 단면 TEM분석 결과 SLPE성장박막으로 전파하는 활주전위는 산화막 마스크에 의해 효과적으로 차단됨을 알 수 있었다.

이종구조박막 결정특성의 광학적 분석기술 확립

이병택 ( Byung Teak Lee ),김상섭 ( Sang Sub Kim ),김진혁 ( Jin Hyeok Kim ) 대한금속재료학회 ( 구 대한금속학회 ) 2004 재료마당 Vol.17 No.3

GaAs 화합물반도체 단결정의 특성에 미치는 구조적 결함과 열처리의 영향

이병택 ( Byung Teak Lee ) 대한금속재료학회 1989 大韓金屬學會會報 Vol.2 No.1

BCl₃ / O₂/ Ar 유도결합 플라즈마를 이용한 InP의 건식 식각에 관한 연구

이병택(Byung-Teak Lee),박철희(Chul-Hee Park),김성대(Sung-Dae Kim),김호성(Ho-Sung Kim) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(2)

Taguchi가 제안한 강건설계 및 연구자의 주관에 의존하는 통상적인 실험방법을 병행하여 공정변수들이 식각 특성에 미치는 영향을 분석하고 적정조건을 도출하였다. 연구 결과 ICP 전력과 공정압력이 식각특정에 가장 큰 영향을 미치는 변수임을 알 수 있었다. ICP 전력과 bias 전압의 증가는 식각속도를 증가시키고 표면 상태를 악화시키며, 공정압력의 증가는 식각속도를 감소시키고 수직도를 개선하며, 시료온도의 증가는 표면거칠기와 수직도를 감소시켰다. O₂의 첨가는 표면 반응물의 생성을 억제하여 표면을 미려하게 하였으나 첨가량의 증가에 따라 식각속도는 감소하였다. 결과적으로 ICP 전력 800 W, bias 전압 -150 V, 산소분율 15%, 공정압력 8 mTorr, 시료온도 160℃의 조건에서 약 4.5 ㎛/min의 매우 큰 식각속도를 얻었으며, 소자제작에 필요한 측벽수직도와 표면미려도를 같이 고려한 경우 ICP 전력 600 W, bias 전압 -100 V, 10% O₂, 공정압력 6mTorr, 시료온도 180℃의 조건에서 분당 약 0.15㎛ /min의 식각속도와 평탄한 표면을 얻었다. Reactive ion etching process for InP using BCl₃/O₂/Ar high density inductively coupled plasma was investigated. The experimental design method proposed by the Taguchi was utilized to cover the whole parameter range while maintaining reasonable number of actual experiments. Results showed that the ICP power and the chamber pressure were the two dominant parameters affectsing etch results. It was also observed that the etch rate decreased and the surface roughness improved as the ICP power and the bias voltage increased and as the chamber pressure decreased. The Addition of oxygen to the gas mixture drastically improved surface roughness by suppressing the formation of the surface reaction product. The optimum condition was ICP power 600 W, bias voltage -100 V, 10% O₂, 6 mTorr, and 180℃, resulting in about 0.15 ㎛/min etch rate with smooth surfaces and vertical mesa sidewalls. Also, the maximum etch rate of about 4.5 ㎛/min was obtained at the condition of ICP power 800 W, bias voltage -150 V, 15 % O₂, 8 mTorr, and 160℃.

마그네트론 스퍼터링 증착 조건에 따른 $\textrm{SnO}_2$ 박막의 미세구조와 가스검지특성 변화

김종민,문종하,이병택,Kim, Jong-Min,Moon, Jong-Ha,Lee, Byung-Teak 한국재료학회 1999 한국재료학회지 Vol.9 No.11

마그네트론 스퍼터로 알루미나 기판위에 $\textrm{SnO}_2$박막을 증착하여 증착온도, rf 전력, 공정기체 중 산소분율(O$_2$/Ar)등 공정변수에 따른 박막의 미세구조와 가스검지 특성을 조사하였다. 증착된 박막의 미세구조는 결정성이 없는 비정질 구조(A), 비정질 기지 중에 결정이 분산된 구조(A=P), 방향성이 거의 없는 다결정 구조(P), 미세 기둥구조(FC), 조대한 기둥구조(CC), 고밀도 특성을 보이는 섬유상 구조(Zone T)의 6가지로 분류되었다. 공정 중 산소를 첨가하지 않았을 때, 저온, 낮은 rf 전력에서 A 구조가, 저온, 높은 rf 전력에서 A+P 구조가, 고온, 높은 rf 전력에서 P 구조가 형성되었고, 산소 첨가 시는 낮은 rf 전력, 저온에서 FC 구조가, 낮은 rf 전력, 고온에서 CC 구조, 높은 rf 전력, 저온에서 Zone T 구조가 형성되었다. 위의 미세구조를 가진 박막들을 센서로 제작하여 $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서 CO 가스에 대한 민감도를 측정한 결과$200^{\circ}C$에서는 감도가 나타나지 않으며, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서는 FC 구조를 가진 센서가 다른 미세구조를 가진 센서에 비해 우수한 감도를 나타냈다. 이는 미세한 column 들로 이루어진 FC 구조의 높은 비표면적으로 인해 산소와 피검가스의 흡착이 많아지게 되고, 가스흡착에 의한 저항변화, 즉 감도가 높게 나타나는 것으로 판단된다. Microstructures and the gas-sensing characteristics of the $\textrm{SnO}_2$ thin films were studied, which were deposited at various conditions (rf power, sample temperature, $\textrm{O}_2$/Ar ratio) by the rf magnetron sputtering. As a result, six typical microstructures were derived, such as amorphous(A), amorphous mixed with polycrystalline grains (A+P), polycrystalline with random crystalographic orientation (P), fine columnar (FC), coarse columnar (CC) and Zone T (T) with dense fiberous structure. Typically, A, A+ P, and P structures were formed when no $\textrm{O}_2$ was added to the sputter gas, whereas FC, CC, and T structures were obtained when $\textrm{O}_2$ was added. The A structure formed at low rf power and low temperature, the A+P at high rf power and low temperature, and the P at high rf power and high temperature. The FC structure was obtained at low rf power and low temperature. the CC at low rf power and high temperature, and the T at high rf power and low temperature. Results of the gas-sensing test of the sensor chips fabricated from the typical films indicated that the fine columnar microstructure shows the highest sensitivity both at $300^{\circ}C$ and $400^{\circ}C$. It was proposed that this is due to the high specific surface area of the micro-columns.

Cl₂ / CH₄ / H₂ 혼합기체를 이용한 InP 소재의 반응성 이온 에칭에 관한 연구

최익수(Ik-Soo Choi),이병택(Byung-Teak Lee),김동근(Dong-Keun Kim),박종삼(Jong-Sam Park) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3

Cl₂ / CH₄ / H₂ 혼합기체를 이용한 InP 소재의 반응성 이온 에칭(RIE; reactive ion etching) 방법에 있어서 기체분율, RF(radio frequency) 전력 및 시료온도를 변화시키며 에칭속도, 측벽 수직도, 표면손상 및 오염 등을 관찰하여 적정 에칭조건을 연구하였다. CH₄ 유령 0-12 sccm, Cl₂ 기체 유량을 3-15 sccm, RF 전력 100-200 W, 시료온도 150-200℃로 각각 변화시켜 실험한 결과 Cl₂ 기체유량 및 RF 전략과 시료온도가 증가함에 따라 에칭속도가 비례하여 증가하였고 RF 전력 150 W, 시편온도 180℃, 10Cl₂/5CH₄/85H₂의 적정 공정조건에서 80˚ 정도의 측벽수직도를 갖는 메사와 미려한 에칭표면이 얻어졌으며 평균 에칭속도는 0.9±0.1 ㎛/min 정도였다. 전자현미경 분석 결과 CH₄/H₂ 혼합기체에 Cl₂를 첨가함에 따라 표면미려도 및 메사측벽 수직도는 다소간 감소 하였으나 에칭공정 중 고분자 물질의 생성이 억제되었다. Reactive ion etching (RIE) characteristics of InP in the Cl₂/CH₄/H₂ discharges was investigated, as a function of the rf power, substrate temperature and gas composition. It was observed that the etch rate increased as the rf power, sample temperature and/or Cl₂ gas concentration increased. Etch rate of about 0.9 ㎛/min was obtained at the optimum condition of 150 W rf power, 180℃ substrate temperature and 10Cl₂/5CH₂/85H₂ gas ratio. Polymer formation was completely suppressed by adding Cl₂ to the CH₄/H₂ discharges.

기판 종류에 따른 박막형 SnO₂ 가스 센서의 응답특성

김선훈,박신철,김진혁,문종하,이병택,Kim, Seon-Hoon,Park, Shin-Chul,Kim, Jin-Hyuk,Moon, Jong-Ha,Lee, Byung-Teak 한국재료학회 2003 한국재료학회지 Vol.13 No.2

Effects of substrate materials on the microstructure and the sensitivity of $SnO_2$thin film gas sensors have been studied. Various substrates were studied, such as oxidized silicon, sapphire, polished alumina, and unpolished alumina. It was observed that strong correlation exists between the electrical resistance and the CO gas sensitivity of the manufactured sensors and the surface roughness of $SnO_2$thin films, which in turn was related to the surface roughness of the original substrates. X$SnO_2$thin film gas sensor on unpolished alumina with the highest surface roughness showed the highest initial resistance and CO gas sensitivity. The transmission electron microscopy observation indicated that shape and size of the columnar microstructure of the thin films were not critically affected by the type of substrates.

CH₄/ H₂유도결합 플라즈마를 이용한 InP의 건식 식각에 관한 연구

박철희(Chul-Hee Park),이병택(Byung-Teak Lee),김호성(Ho-Sung Kim) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.2

Taguchi가 제안한 강건설계 및 연구자의 주관에 의존하는 통상적인 실험방법을 병행하여 CH₄/ H₂ 유도결합 고밀도 플라즈마를 이용한 InP 소재의 반응성이온에칭에 있어 공정변수들이 식각특성에 미치는 영향을 분석하고 적정조건을 도출하였다. 연구 결과 ICP 전력은 표면거칠기와 측벽수직도, bias 전력은 식각속도와 수직도에, CH₄분율은 수직도와 식각속도, 석영창과 시료 사이의 거리는 표면 거칠기에 영향을 주는 변수로 작용하였고, 식각속도에 가장 크게 영향을 주는 변수는 공정압력임을 알 수 있었다. 결과적으로 ICP Power 700W, bias Power 150W, 시편/coil 거리 14 ㎝, 압력 7.5 mTorr, 15% CH₄의 적정조건에서 시간당 약 3.1 ㎛의 식각속도와 미려한 표면을 얻어, 기존의 반응성 이온 식각 (RIE)과 비교하여 1.5배 이상의 식각속도를 얻을 수 있었다. Reactive ion etching process for InGaAsP/InP using the CH₄/ H₂ high density inductively coupled plasma was investigated. The experimental design method proposed by Taguchi was utilized to cover the whole parameter range while maintaining reasonable number of actual experiments. Results showed that the ICP power mainly affects surface roughness and verticality of the sidewall, bias power does etch rate and verticality, CH₄ gas concentration does the verticality and etch rate, and the distance between the induction coil and specimen mostly affects the surface roughness. It was also observed that the chamber pressure is the dominant parameter for the etch rate and verticality of the sidewall. The optimum condition was ICP power 700W, bias power 150W, 15% CH₄, 7.5 mTorr, and 14 ㎝ distance, resulting in about 3 ㎛/hr etch rate with smooth surfaces and vertical mesa sidewalls.

가속노화에 따른 백색 연막수류탄(M8)의 화학적 구조 변화에 관한 연구

박장호,조민수,김영대,이병택,장일호,Park, Jang-Ho,Cho, Min-Su,Kim, Young-Dae,Lee, Byung-Teak,Chang, Il-Ho 한국군사과학기술학회 2011 한국군사과학기술학회지 Vol.14 No.6

Composition which was used as a white smoke grenade consists of Aluminium(Al), Hexachloroethane(HCE) and Zinc Oxide(ZnO), etc. there is a possibility of misfire due to long term storage and there are very few reports on the mechanism behind misfire. In this study, an experimental method known as accelerated degradation testing is used to investigate the chemical mechanism resulting in misfire. The mechanism of chemical change during long term storage was analyzed with XRD and FT-IR. Analysis results suggest that a part of HCE consisting of the white smoke grenade disappeared and the other part was combined into $ZnCl_2$, $AlCl_3$, as a recycled intermediate product under closed system.

GaAs 에 존재하는 쌍정의 고분해능 투과전자현미경 관찰 및 전산모사

이병택,이정용 대한금속재료학회(대한금속학회) 1991 대한금속·재료학회지 Vol.29 No.1

Two types of twins with different atomic structure may exist in GaAs, rotation type and reflection type. An extensive computer simulation was performed of high resolution transmission electron microscopy (HRTEM) images of the two types of twins in GaAs. At the same time, a twin in a practical GaAs crystal was observed with a high-performance HRTEM. Results of simulation study showed that HRTEM images of the two different twins have noticeable differences at certain optimum conditions. However, experimental HRTEM images recorded at the corresponding conditions did not reveal the fine details to show the type of the twin.