In_xGa_1-xN/GaN 다중양자우물 구조의 광학적 성질 연구

김기홍,김인수,박헌보,배인호,유재인,장윤석,Kim, Ki-Hong,Kim, In-Su,Park, Hun-Bo,Bae, In-Ho,Yu, jae-In,Jang, Yoon-Seok 한국진공학회 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.1

$In_xGa_{1-x}N$/GaN 다중양자우물 구조의 EL 특성을 온도와 주입전류 변화에 따른 특성을 조사하였다 저전류와 고전류 주입시 EL 효율의 온도 의존 변화는 매우 다르게 나타나는데, 이러한 온도와 전류의 변화에 의한 독특한 EL 효율의 변화는 내부전기장의 존재 하에 순방향 바이어스에 기인한 외부전기장의 영향인 것으로 볼 수 있다. 그리고 $In_xGa_{1-x}N$/GaN 다중양자우물 구조에서 In 성비의 증가는 발광파장위치의 적색이동을 보였다. 15K에서 주입 전류의 증가에 따라 녹색 양자우물 구조는 80 meV와 청색 양자우물 구조는 22 meV의 청색 편이를 하였다. 이는 전류의 증가에 의해 단위 시간당 생성되는 캐리어 수가증가하게 되고 그에 따라 subband가 급격히 채워지는 band filling 현상이 일어나게 되어 짧은 파장에서 재결합이 증가하기 때문이다. 그리고 청색과 녹색 다중 양자우물구조의 짧은 파장 쪽으로의 편이 차이는 In 농도에 기인한 것으로 In 농도가 높으면 양자우물 깊이가 증가되어 더 강한 양자속박효과가 작용하여 캐리어 구속력이 증가하기 때문 것으로 볼 수 있다. Temperature and injection current dependence of electroluminescence(EL) spectral intensity of the $In_xGa_{1-x}N$/GaN multi-quantum wells(MQW) have been studied over a wide temperature range and as a function of injection current level. It is found that a temperature-dependent variation pattern of the EL efficiency under very low and high injection currents shows a drastic difference. This unique EL efficiency variation pattern with temperature and current can be explained field effects due to the driving forward bias in presence of internal(piezo and spontaneous polarization) fields. Increase of the indium content in $In_xGa_{1-x}N$/GaN multiple quantum wells gives rise to a redshift of 80 meV and 22 meV for green and blue MQW, respectively. It can be explained by carrier localization by potential fluctuation of multiple quantum well and MQW structures also shows a keen difference owing to the different indium content in InGaN/GaN MQW.

In_0.5(Ga_1-xAl_x)_0.5P/GaAs 이중 이종접합 구조의 Contactless Electroreflectance에 관한 연구

김정화,조현준,배인호,Kim, Jeong-Hwa,Jo, Hyun-Jun,Bae, In-Ho 한국진공학회 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.2

Metal-organic chemical vapour deposition (MOCVD)법으로 성장된 $In_{0.5}(Ga_{1-x}Al_x)_{0.5}P$/GaAs 이중 이종접합 구조의 특성을 contactless electroreflectance (CER) 분광법으로 조사하였다. CER 측정은 변조전압($V_{ac}$), 온도 및 dc 바이어스 전압($V_{bias}$)의 함수로 수행하였다. 상온에서는 5개의 신호가 관측되었는데, 이 신호들은 각각 GaAs, $In_{0.5}Ga_{0.5}P$, $In_{0.5}(Ga_{0.73}Al_{0.27})_{0.5}P$, $In_{0.5}(Ga_{0.5}Al_{0.5})_{0.5}P$ 및 $In_{0.5}(Ga_{0.2}Al_{0.8})_{0.5}P$ 전이에 관련된 것이다. CER 스펙트럼의 온도 의존성으로부터 Varshni 계수 및 평탄인 자를 구하였다. 그리고 인가전압에 따른 신호의 진폭은 순방향 바이어스 전압 인가시 점차로 감소하나, 역방향 바이어스 전압 인가시에는 반대의 경향을 보였다. We have investigated the contactless electroreflectance (CER) properties of $In_{0.5}(Ga_{1-x}Al_x)_{0.5}P$/GaAs double heterostructures grown by metal-organic chemical vapour deposition (MOCVD). The CER measurements on the sample were studied as a function of temperature, modulation voltage ($V_{ac}$), and dc bias voltage ($V_{bias}$). Five signals observed at room temperature are related to the GaAs, $In_{0.5}Ga_{0.5}P$, $In_{0.5}(Ga_{0.73}Al_{0.27})_{0.5}P$, $In_{0.5}(Ga_{0.5}Al_{0.5})_{0.5}P$, and $In_{0.5}(Ga_{0.2}Al_{0.8})_{0.5}P$ transitions, respectively. From the temperature dependence of CER spectrum, the Varshni coefficients and broadening parameters were determined and discussed. In addition, we found that the behavior of the CER amplitude for the reverse bias is larger than that of the forward.

In_0.49Ga_0.51P/GaAs 이종접합 구조의 표면 광전압 특성

김정화,김인수,배인호,Kim, Jeong-Hwa,Kim, In-Soo,Bae, In-Ho 한국진공학회 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.5

Metal-organic chemical vapour deposition (MOCVD) 법으로 성장된 $In_{0.49}Ga_{0.51}P$/GaAs 이종접합 구조의 특성을 표면 광전압(surface photovoltage; SPV) 분광법으로 조사하였다. SPV 측정은 입사광의 세기, 변조 주파수, 온도의 함수로 수행하였다. 상온에서 시료의 띠간격 에너지(band gap energy)는 GaAs와 $In_{0.49}Ga_{0.51}P$는 각각 1.400 및 1.893 eV이었다. 광세기를 증가시킴에 따라 SPV 크기는 증가하는 반면에, 변조 주파수를 증가시킴에 따라 SPV 크기는 감소하였다. 그리고 SPV 스펙트럼의 온도 의존성으로부터 GaAs와 $In_{0.49}Ga_{0.51}P$의 띠간격 에너지의 변화를 Varshni 및 Bose-Einstein 표현에 의해 분석하였다. We report the surface photovoltage (SPV) properties of $In_{0.49}Ga_{0.51}P$/GaAs heterostructure grown by metal-organic chemical vapour deposition (MOCVD). The SPV measurements were studied as a function of modulation beam intensity, modulation frequency and temperature. From a line shape analysis of room temperature derivative surface photovoltage (DSPV) spectrum, the band gap energies for GaAs and $In_{0.49}Ga_{0.51}P$ transitions were 1.400 and 1.893 eV respectively. The surface photovoltage (SPV) increases with increasing the light intensity and temperature, whereas the SPV decreases with increasing the modulation frequency. From the temperature variation of the energy gaps, we have analysis by both Varshni and Bose-Einstein type expressions.

Photoreflectance 측정에 의한 InxGa₁-xAs(0.03≤X≤0.11) 에피층의 특성 연구

김인수(In-Soo Kim),손정식(Jeoog-Sik Son),이철욱(Cheul-Wook Lee),배인호(In-Ho Bae),임재영(Jae-Youog Leem),한병국(Byung-Kuk Han),신영남(Young-Nam Shin) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4

Molecular Beam Epitaxy(MBE)법으로 성장된 In_xGa_(1-x)As/GaAs 에피층에 대해 photoreflectance (PR)실험을 통해 특성을 조사하였다. PR 측정결과 성장된 In_xGa_(1-x)As 에피층의 띠간격 에너지(E。) 신호가 시료의 변형(strain)에 의해 heavy-hole(E。(HH))과 light-hole(E。(LH))로 분리되어 관측되었다. 에피층의 조성과 변형은 각각 시료에서의 E。(HH) 및 Eo(HH)와 Eo(LH)신호의 에너지 차이를 이용하여 구하였다. 또 160 K이하의 온도에서는 Eo(LH)의 신호가 사라짐을 볼 수 있었다. Franz-Keldysh oscillation(FKO) 피크로부터 계산되어진 InGaAs/GaAs 계면전장 (E)은 In 조성의 증가에 따라 0.75×10^5 V/㎝에서 2.66×10^5 V/㎝로 증가하였다. In 조성이 x=0.09인 시료에 대한 PR신호의 온도의존성 실험에서 Varshni 계수와 Bose-Einstein 계수들을 각각 구하였다. Photoreflectance (PR) measurents have been performed on In_xGa_(1-x)As/GaAs grown by molecular beam epitaxy (MBE). Bandgap (E。) of In_xGa_(1-x)As epilayer measured from PR was separated as heavy-hole (E。(HH)) and light-hole (E。(LH)) by strain effect. The compositions and the strains of epilayer were obtained from the energy value of E。(HH) and from enegy difference of E。(HH) and E。(LH), respectively. In addition, the PR signal of E。(LH) was diminished below 160 K. The interface electric field (E) of InGaAs/GaAs was increased from 0.75×10^5 V/㎝ to 2.66×10^5 V/㎝ as In composition increased, which was calculated from Franz-Keldysh oscillation (FKO) peaks. As the temperature dependence of the PR signal at x=0.09 sample, we obtained Varshni and Bose-Einstein coefficients.

Hydrogenation on Defect Levels of GaAs Epilayer on Si

배인호,강태원,홍치유,임재영,조성환,장진,이완호,Bae, In-Ho,Kang, Tae-Won,Hong, Chi-Yhou,Leem, Jae-Young,Cho, Sung-Hwan,Jang, Jin,Lee, Wan-Ho The Institute of Electronics and Information Engin 1990 전자공학회논문지 Vol.27 No.1

GaAs epilayer was grown on Si(100) substrate using the two-step growth method by MBE. The crystal growth mode have been investigated by RHEED. The hydrogenation effects of GaAs epilayer were studied by DLTS and Raman spectroscopy. The four electron traps in GaAs/Si layer were observed and their activation energy ranged from 0.47 eV to 0.81 eV below the conduction band. After hydrogenation at 250\ulcorner for 3 hours, new trap not observed and electron traps at Ec-0.68, 0.54 and 0.47 eV were almost passivated. Whereas the Ec-0.81 eV level showed no significant change in concentration. From Raman measurement, GaAs epilayer is found to be influenced by the tensile stress.

Photoreflectance 측정에 의한 In0.1Ga0.9As / GaAs 계면의 특성 조사

이철욱(Chul-Wook Lee),김인수(In-Soo Kim),손정식(Jeong-Sik Son),김동렬(Dong-Lyeul Kim),임재영(Jae-Young Leem),배인호(In-Ho Bae) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3

In_(0.1)Ga_(0.9)As/GaAs의 계면 특성을 상온에서 photoreflectance(PR) 측정을 통하여 연구하였다. 에피층의 두께가 증가함에 따라 PR 신호에서 Franz-Keldysh oscillation(FKO)의 주기가 감소하였고, 계면 전기장은 감소되었다. 이것은 InGaAs와 GaAs의 이종정합계면 부근에서 격자부정합에 의한 결함이 증가되었기 때문으로 생각된다. 에피층의 두께가 300 Å보다 적은 경우 두께가 얇아짐에 따라 InGaAs 층이 임계 두께에 가까워져 strain의 영향으로 밴드갭 에너지가 크게 이동하였다. We studied an interfacial characteristics of In_(0.1)Ga_(0.9)As/GaAs by photoreflectance (PR) measurement at room temperature. With increasing thickness of epitaxial layer, Franz-Keldysh oscillation (FKO) periods of PR signals were decreased, and interfacial electric field was decreased. This can be explained by the increase of defects due to lattice mismatch near the heterointerface between InGaAs and GaAs. For the thickness of epitaxial layer thinner than the 300 Å, InGaAs epitaxial layer closed to critical thickness and increased strain, and then the bandgap energy shifted high energy greatly.

In_0.27Ga_0.73N/GaN 다중 양자우물 구조에 대한 광전기적 특성

박헌보,배인호,김기홍,Park, Hun-Bo,Bae, In-Ho,Kim, Ki-Hong 한국재료학회 2007 한국재료학회지 Vol.17 No.9

Temperature and injection current dependence of elctroluminescence(EL) spectral intensity of the $In_{0.27}Ga_{0.73}N/GaN$ multi-quantum-well(MQW) have been studied over a wide temperature and as a function of injection current level. EL peaks also show significant broadening into higher photon energy region with the increase of injection current. This is explained by the band-filling effect. When temperature is slightly increased to 300 from 15 K, the EL emission peak showed red-blue-red shift. It can be explained by the carrier localization by potential fluctuation of multiple quantum well and band-gap shrinkage as temperature increase. It is found that a temperature-dependent variation pattern of the EL efficiency under very low and high injection currents show a drastic difference. This unique EL efficiency variation pattern with temperature and current is explained field effects due to the driving forward bias in presence of internal(piezo and spontaneous polarization) fields.

MBE법으로 성장시킨 InxGa₁_xAs (x=0.02) 에피층에서의 Photo reflectance에 관한 연구

김인수(In-Soo Kim),이정열(Jung-Yeul Lee),배인호(In-Ho Bae),김상기(Sang-Ki Kim),안행근(Haeng-Keun Ahn),박성배(Sung-Bae Park) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.2

반절연성 GaAs(100) 위에 Molecular Beam Epitaxy(MBE)법으로 In의 조성을 0.02으로 일정하게 하여 성장시킨 In_xGa_(1-x)As/GaAs의 photoreflectance(PR) 스펙트럼 특성을 측정하였다. 기판과 에피층의 PR 신호가 분리되어 관측되었으며, 띠간격 에너지 (E。)는 약 1.40eV로써 Pan의 식에 fitting한 결과 약 8meV의 차이가 생겼다. 이는 에피층과 기판의 격자부정합(lattice mismatch)으로 인해 파생되는 계면에서의 응력 (stress)이 그 요인으로 이것이 시료 성장시 결정성에 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있었다. 또한, ln_(0.02)Ga_(0.98)As 에피층은 온도 의존도가 낮고 광흡수 효율이 크며 200K 이상의 온도에서 활성화되는 것으로 분석되었고, 성장 온도보다 낮은 온도 400℃로 열처리시킨 경우에 PR 신호 분리가 가장 뚜렷하였으며, 이때 결정성 또한 향상됨을 알았다. We measured photoreflectance spectrum characteristics of InGaAs grown by MBE method on semi-insulating GaAs. The PR signal splitting of substrate and epilayer was observed. The band gap energy was about 1.40 eV. It make to 8 meV difference when it is fitted by Pan's equation. The reason is stress on the interface, which is due to lattice mismatch between epilayer and substrate. We became to know that reason influence crystalline on growing sample. In InGaAs epilayer, temperature dependency is low. The efficiency of photo absorption is high and activate over 200K. In this case when it is annealed at 400℃ below growing temperature, PR signal splitting is remarkable and crystalline is inhanced.

분자선 에피탁시법으로 성장된 Al0.25Ga0.75As / In0.15Ga0.85As / GaAs 슈우도형 고 전자 이동도 트랜지스터 구조의 광학적 특성

이동율(Dong-Yul Lee),이철욱(Chul-Wook Lee),김기홍(Ki-Hong Kim),김종수(Jong-Su Kim),김동렬(Dong-Lyeul Kim),배인호(In-Ho Bae),전헌무(Hunmoo Jeon),김인수(In-Soo Kim) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.2

Photoluminescence(PL)와 photoreflectance(PR}를 이용하여 Al_(0.25)Ga_(0.75)As/In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs 슈우도형 고 전자 이동도 트랜지스터 구조에 대한 특성을 조사 하였다. 온도 10 K의 PL 측정에서 InGaAs 양자우물에 의한 e2-h1 및 e2-h1 전이 피크가 각각 1.322 및 1.397 eV에서 관측되었다. 온도 의존성으로부터 첫번째 가전자 띠와 두번째 가전자 띠의 에너지 차이는 약 23 meV로 나타났다. 또한 300 K에서의 PR 측정으로 e2-h2 및 e2-h1 전이에 의한 피크를 관측하였고, 두번째 전도 띠의 에너지 준위에 의한 피크가 띠 채움으로 인해 첫번째 전도 띠의 에너지 준위에 의한 피크보다 상대적으로 우세하였다. 반면에 PL 측정에서는 전자 가리개 효과 때문에 첫번째 전도 띠에 의한 피크가 우세하였다. We have analyzed characteristics for the structure of Al_(0.25)Ga_(0.75)As / In_(0.15)Ga_(0.85)As/GaAs pseudo-morphic high electron mobility transistor (PHEMT) by photoluminescence (PL) and photoreflectance (PR) measurements. By the PL measurement at 10 K, we observed e1-h1 transition peak at 1.322 eV and e2-h1 transition peak at 1.397 eV in the InGaAs quantum well. We calculated value of 23 meV, the difference between the first energy level and the second energy level of a valence band by dependence of temperatures. Also, (e2-h2) transition signal was observed at 300 K by PR measurement. From the PR measurement, we recognized that the transition was dominated the second energy level of conduction band than the first energy level of conduction band due to band filling. The other hand, PL signal of the first energy level of conduction band was dominated because of the electron screening effect.

Si이 고농도로 첨가된 GaAs의 photoreflectance에 관한 연구

배인호,이정열,김인수,이철욱,최현태,이상윤,한병국,Bae, In-Ho,Lee, Jeong-Yeol,Kim, In-Su,Lee, Cheol-Uk,Choe, Hyeon-Tae,Lee, Sang-Yun,Han, Byeong-Guk 한국재료학회 1994 한국재료학회지 Vol.4 No.6

Si이 고농도로 첨가된 n-GaAs(100)의 Photoreflectance(PR)에 대하여 조사하였다. PR 응답은 변조빔 세기, 변조 주파수 및 온도에 의존함음 알았다. 관측된 Frantz-Keldysh oscillation(FKO)으로 부터, 띠간격 에너지($E_o$)와 표면전장(($E_s$)을 결정하였다. 온도가 상온에서 77K로 감소시킴에 따라, 띠간격 에너지는 증가하는 반면에 , 표면전장은 감소한다. 결정성은 $500^{\circ}C$에서 5분간 열처리후 크게 향상되었다. We have investigated on the photoreflectance(PR) of heavily Si-doped n-GaAs. The PR response was found to be dependent of modulation beam intensity, modulation frequency, and temperature. From the observed Franz-Keldysh oscillation(FKO), we determined the band gap energy and surface electric field. As the temperature is decreased from room temperature to 77K, the band gap energy increases while the surface electric field decreases. The quality of crystal was greatly increased after thermal annealing for 5 min at $500^{\circ}C$.