Prediction of Intraband Transition Linewidths due to Longitudinal Optical Phonon Scattering in GaN for Electrons in Quantum Wells

강남룡,이삼녕,최상돈 한국물리학회 2005 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.46 No.4

Intraband transition linewidths due to longitudinal optical phonon scattering for the electrons in quantum wells in GaN are examined theoretically by using a projection technique. The lineshape factor appearing in the conductivity tensor contains the electron and the phonon distribution functions properly; thus, it becomes possible to explain the phonon emissions and absorptions in all electron transition processes, which implies that the approach is quite acceptable. We find that the width for GaN increases with the temperature, but decreases with the well width. This prediction is expected to be of help in some future experimental works.

원추형 패턴이 적용된 GaN-LED에서의 광 추출 효율 향상을 위한 전산모사

안대용,이삼녕,김근율,유영문 한국물리학회 2014 새물리 Vol.64 No.8

In this study, the light extraction efficiency of a GaN-light-emitting diode (LED) designed on a sapphire substrate was analyzed using an optical ray-tracing method. Truncated cone-shaped patterns (TCPs) on a sapphire substrate were applied to improve the light extraction efficiency. The shape of the optimized TCP was designed through simulation. As a result, the light extraction efficiency of a LED chip with a TCP applied was about twice that of the LED chip with no pattern. The light extraction efficiency was enhanced by increasing the density and decreasing the size of the pattern simultaneously, which mean that the higher the number of patterns per unit area, the better the light extraction efficiency. The improvement in the light extraction efficiency through the TCP was mostly due to the top surface because the light extraction efficiency of top surface was increased by more than 2.5 times. 기하 광학적 광선 추적 방법을 이용하여 사파이어 기판 위에 설계된 GaN-LED 구조에 대해 광 추출 효율을 분석해 보았다. 광 추출 효율을 높이고자 사파이어 기판 위쪽에 상측이 절단된 원추형 패턴을 적용하였다. 최적화된 원추형 패턴의 모양을 시뮬레이션을 통해 설계하고 그 효율을 분석한 결과 패턴이 없는 경우에 비해 광 추출 효율이 약 2배 가량 증가하였다. 또한 단위 면적당 패턴이 차지하는 밀도가 크고 동시에 패턴의 부피가 작을수록 효율이 증가함을 보였다. LED소자의 각 면에 따른 광 추출 효율 증가는 TCP (truncated cone-shape pattern)에 의해 윗면으로부터 크게 기인하고 있었다.

Roughness Analysis of GaN Surfaces at Different Annealing Temperatures for an AlN Buffer Layer

배민건,이삼녕,D.H. Shin,J. H. Na,K. H. Lee,R.A.Taylor,박승환,S.H. Doh 한국물리학회 2007 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.51 No.I

The surface morphologies of AlN and GaN on Si(111) and Si(100) were studied using atomic force microscopy. The AlN buffer layer was deposited using RF sputtering for 30 minutes on Si(111) and Si(100) substrates, and then the specimens were annealed at 850 $^\circ$C, 950 $^\circ$C and 1050 $^\circ$C for 60 minutes in an NH$_3$ atmosphere. It was found that the grains of AlN became larger by increasing the annealing temperature. GaN was grown on AlN/Si(111) and AlN/Si(100) substrates by using a hydride vapor phase epitaxy technique. The surface of GaN grown on the AlN/Si substrate showed thick- thread and fine-thread patterns. The microstructure of GaN grown on the buffer-GaN/Al$_2$O$_3$ had a step-flow pattern. These phenomena could be explained by a lattice mismatch and the growth temperature. A power spectral density analysis was performed on the GaN surfaces and the results were compared with the experimental data.

HVPE방법에 의해 Si(111) 기판위에 성장된 SAG/ELO GaN의 시간에 따른 성장형태 변화

신대현,이삼녕,권해용,문진영,배민건,신민정,최윤정 한국물리학회 2008 새물리 Vol.56 No.3

본 연구에서는 HVPE (hydride vapor phase epitaxy)방법을 사용하여 GaN 버퍼층 위에 선택성장 (SAG, selective area growth)과 에피측면성장 (ELO, epitaxial lateral overgrowh)방법으로 GaN를 성장시켰고 이때 시간에 따른 성장형태의 변화를 살펴 보고자 하였다. 기판은 Si(111)을 사용하였고 GaN 버퍼층을 MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)방법으로 성장시킨 후 그위에 SiO$_2$를 증착시키고 포토리소그라피 과정을 통해 선형 마스크 패턴을 형성시켰다. 그 다음 HVPE장치를 이용하여 GaN를 성장시켰다. SEM (scanning electron microscopy) 측정 결과 초기 성장 형태는 사다리꼴 모양으로서 그 후 점차 평탄화 과정을 거침을 볼 수 있었고 SiO$_2$ 마스크 윗 부분에 평평한 면 위에 볼록한 형태를 가진 공간 (void)이 관찰되었으며 표면에서는 육방정계 형태의 섬 (island)이 관찰 되었다. 또한 GaN의 평탄화 과정을 사다리꼴 경사면의 기울기, $<1\overline{1}00>$방향/$<$0001$>$방향의 길이의 비 등을 통해 분석해 보았다. Selective area growth (SAG) and epitaxial lateral overgrowth (ELO) of GaN grown on a Si(111) substrate by using a HVPE (hydride vapor phase epitaxy) facility have been studied, and the variation in growth pattern has been determined at each step. A GaN buffer layer was prepared by using MOCVD (metal-organic chemical vapor deposition); then, a SiO$_2$ film was deposited by RF sputtering. SAG/ELO GaN was the grown on the prepared stripe-mask-pattern substrate. Cross-sectional SEM (scanning electron microscopy) images of the SAG/ELO GaN showed planar convex type voids between the SiO$_2$ and the overgrown GaN films and hexagonal-type islands on the surface. Also, the flatness of the GaN was analyzed by using a trapezoidal cross-sectional shape, the inclination of the side surface, and the length ratio of $<1 \overline{1} 00>/<0001>$.

A Theory of Dynamic Magnetoconductivity in Electron-Phonon Systems

Choi, Sang Don,Chung, Ok Hee,Yi, Sam Nyung 慶北大學校 自然科學大學 1985 自然科學論文集 Vol.2 No.-

斜影演算子를 사용하여 動的磁氣導電에 관한 量子理論을 소개하고 Barker 등의 傳導度 공식과 Lodder-Fujita의 線模樣 공식과 비교했다. A quantum theory of dynamic magnetoconductivity due to eletron-phonon interactions, which is free from Argyres-Sigel's critique, is formulated on the basis of Kubo's formalism and the projection operator method. The lineshape functions for the circularly polarized microwave are given in a closed form and differ from those of Lodder and Fujita.

나노니들 구조 위에 형성된 GaN 에피층의 결정학적 특성

최윤정,장지호,이삼녕,최석철,이상걸,신민정,조채용,전헌수,안형수,안균 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.9

A GaN nanoneedle buffer layer was grown at a growth temperature of 600℃ under a HCl : NH3 gas flow ratio of 1 : 50 for 30 min. In addition, GaN epilayers were grown on nanoneedle buffer layers at 1050℃ for 1, 3, 5 and 30 min, respectively, observe the initial growth mechanism of the epilayer. The morphological properties of the GaN epilayers were analyzed using field-emission scanning electron microscopy, and the crystal structures were examined using X-ray diffraction. We confirmed that the epilayer was vertically well aligned with the (0002) plane. The pole figure measurements showed that the c-axis crystallographic orientation increased with time for growth times below 30 min and then decreased slightly. HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 장치를 이용하여 GaN 나노니들(nanoneedle)을 HCl : NH₃유량비 1 : 50과 600℃ 온도 조건에서 30분간 성장한 후 다시 그 위에 1050℃에서 1,3,5,30분 동안 GaN 에피층을 성장시켰다. 그리고 이때 나노니들 구조의 air gap을 채우며 2차원 에피로 발전해 가는 과정에 대한 결정학적 특성을 살펴보았다. 전계 방출 주사전자현미경(field emission scanning electron microscopy ; FE-SEM)을 이용하여 표면을 관찰하였으며, 고분해능 X-선 회절(high resolution X-ray diffraction ; HR-XRD)을 이용하여 구조적 특성을 분석하였다. FE-SEM 형상에서는 쵝에는 수직 방향의 성장을, 30분 성장에서는 측면 방향의 병합성장을 볼 수 있었고, HR-XRD에 의한 2θ/ω 스캔결과에서는 c축 방향의 배향성을 확인하였고, 극점도(pole figure) 분석으로부터 (1011)면은 특정한 방위에 대한 의존성 없이 무질서하게 분포하고 있음을 알 수 있었다.

GaN와 MEH-PPV를 이용한 hybrid 광소자 제작 시 용매가 미치는 영향

신민정,안형수,이삼녕 한국물리학회 2015 새물리 Vol.65 No.1

We fabricated an organic/inorganic hybrid structure by using GaN, MEH-PPV (poly(2-methoxy-5(20-ethyl-hexyloxy)-1,4-phenylenevinylene)) and PEDOT:PSS poly(3,4- ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) and investigated the effects of solutions of MEH-PPV fiber in different solvents such as chlorobenzene, toluene, THF (tetrahydrofuran), and chloroform. The layer thickness and the luminescence properties of the MEH-PPV solutions with different solvents were affected by the structure of the aromatic or the nonaromatic compound. Among the solutions, the one with MEH-PPV dissolved in the aromatic compound chlorobenzene showed the lowest threshold voltage, series resistance, and ideality factor. The properties of devices were evaluated by using cross-sectional field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), photoluminescence (PL), current-voltage (I-V), and fourier-transform infrared (FT-IR) measurements. 본 연구에서는 GaN와 MEH-PPV 및 PEDOT:PSS를 이용하여 유/무기 하이브리드 소자를 제작하고, MEH-PPV 를 클로로벤젠, 돌루엔, THF, 그리고 클로로포름에 각각 용해하여 용매 종류에 따른 하이브리드 소자의 특성을 살펴보았다. 용해된 MEH-PPV의 특성은 용매의 방향족 혹은 비 방향족 구조에 영향을 받아 증착 두께 및 발광 특성에 영향을 주었고, 그 중 방향족 용매인 클로로벤젠에 용해안 MEH-PPV를 사용하여 제작한 하이브리드 구조에서 문턱전압과 series resistance 및 이상계수 모두가 가장 낮은 값의 전류-전압 특성을 가짐을 확인하였다. 소자의 특성은 단면 FE-SEM, PL, 전류-전압 측정 및 FT-IR 분광법을 이용하여 조사되었다.

선택성장 내부채널 반도체 레이저 다이오드

안형수,양민,이삼녕,정종제 한국해양대학교 산업기술연구소 2002 연구논문집 Vol.19 No.-

The low threshold current and high power selectively inner-channeled laser (SIC LD) was fabricated and estimated by the selective growth using the low-pressure MOCVD (metal organic chemical vapor deposition) method. The minimum threshold currents in the CW (continuous waves) moes of 8.1mA (cavity=250μm) and 12.9mA (cavity=750μm) were achieved with a stabilized fundamental mode. We could obtain the maximum output powers with the uncoated facets of 100mW at pulsed width and 50mW at continuous waves condition in 250μm cavity length. SIC LD is index-guided laser which has new fabrication techniques different from ridge waveguide structure lasers.

ZnO를 이용한 GaN 자립형 기판의 제작에 관한 연구

김시영,정미나,이삼녕,장지호,이현재,Katsushi Fujii,Takenari Goto,Takafumi Yao,박승환,이웅,Takashi Sekiguchi 한국물리학회 2010 새물리 Vol.60 No.4

A new hydride vapor phase epitaxy (HVPE)-based approach to the fabrication of freestanding GaN (FS-GaN) substrates was investigated. For the direct formation of low-temperature GaN (LT-GaN) layers, the growth parameters (the polarity of ZnO, the growth temperature, and the V/III ratio) were optimized. The FS-GaN layer was achieved by gas etching (900℃, NH₃) in an HVPE reactor. The fabrication of a thin (80 ㎛) FS-GaN film on a FS-GaN (LT) seed substrate to improve the quality further is discussed. 간단한 공정을 이용한 자립형 GaN 기판 제작을 위하여 PAMBE(Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy)법으로 성장한 ZnO 희생층 상에, HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)법으로 GaN를 직접 성장하고, HVPE 반응로 안에서 기상 식각을 시도하여 GaN와 사파이어 기판을 분리하고 그 위에 고온에서 GaN 후막을 재 성장하는 방법을 제안하였다. ZnO-희생층 상에 저온 GaN를 직접 성장하기 위해서, ZnO-희생층의 극성, GaN의 성장 온도 및 V/III ratio를 최적화하였고, 설정된 조건에서 성장한 저온 GaN와 사파이어 기판을 고온 가스 식각을 (900℃, NH₃) 통하여 분리하였으며, 그위에 80 ㎛의 두께를 가지는 자립형 GaN 기판을 제작하여 결정성을 고찰 하였다.

Spatial distribution of acceptor-related recombination centers in Mg-doped GaN

Yang, Min,Ahn, Hyung-Soo,Yi, Sam-Nyung 한국해양대학교 산업기술연구소 2002 연구논문집 Vol.19 No.-

Inhomogeneous distribution of Mg-related recombination centers were investigated by cathodoluminescence (CL) and scanning electron microscopy (SEM). Spatially resolved monochromatic CL imaging and spectra measurement revealed that two distinct types of acceptor-related recombination centers were identified and preferentially distributed in different regions. We also found that 3.2eV emission was not fully quenched out even in case of highly Mg doped GaN.