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초록
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본 연구에서는 고휘도 고출력 광학소자 제조에 GaN 기판으로서의 적용가능 여부를 평가하고자 HVPE 법으로 성장된 bulk GaN 결정의 두께 증가에 따른 광학적 특성 변화를 분석하였다. HVPE를 이용하여 다양한 두께(0.4, 0.9, 1.5 mm 이상)의 2인치 GaN 기판을 제작한 뒤, 화학 습식 에칭, Raman, PL 등을 이용하여 기판의 결함밀도와 잔류응력 변화에 따른 광학적 특성을 분석하였다. 이를 통해 제작된 GaN 기판의 결정 두께와 광학적 특성과의 상관관계를 확인하였으며, 동종기판의 제작을 통한 고성능 광학소자로의 응용가능성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this work, we investigated the variation of optical characteristics with the thickness of bulk GaN grown by hydride vapor phase epitaxy(HVPE) to evaluate applicability as GaN substrates in fabrication of high-brightness optical devices and high-power devices. We fabricated 2-inch GaN substrates b...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 vertical HVPE 성장로를 이용하여 사파이어 기판 위에 성장한 bulk GaN 결정의 두께 0.4, 0.9, 1.5 mm의 위치에서, GaN 결정의 두께 증가에 따른 광학적 특성을 photoluminescence(PL), Raman 등의 방법을 이용해 분석함으로써, 고휘도 · 고출력 광학소자 제조로의 응용에 관하여 논하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
두께에 따른 EPD 측정을 통한 내부 결함의 관찰 결과는? 두께에 따른 EPD 측정을 통한 내부 결함의 관찰결과, 두께 증가에 따라서 EPD가 현저히 감소됨을 확인하였다. PL 분석을 통하여, GaN 결정의 두께가 증가함에 따라 NBE peak의 세기가 강해지고, YL band의 세기는 감소하는 것을 관찰하였으며, 이를 근거로 결정의 두께 증가에 따라 광학적 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 또한 Raman 측정 결과 GaN 결정의 두께가 증가할 수록 잔류응력이 감소하는 것을 확인하였으며, 이는 PL의 결과와 일치하였다. 위의 결과를 바탕으로 HVPE법으로 제작된 GaN 기판의 경우 결정의 두께가 증가할수록 전위밀도와 잔류응력이 감소하게 되어 광학적 특성이 향상됨을 확인하였다. 이를 통해 GaN 소자 제조시 성장두께를 증가시켜 얻은 동종 GaN 기판을 사용하면, 고출력 및 고휘도 GaN LED의 제조에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
GaN가 청색이나 자외선 영역의 범위에서 동작하는 발광소자에 응용이 기대되는 재료인 이유는? GaN은 III-V족 화합물 반도체로써 넓은 에너지 밴드갭 특성을 갖고 있기 때문에 청색이나 자외선 영역의 범위에서 동작하는 발광소자에 응용이 기대되는 재료이다[1, 2]. 특히, GaN의 뛰어난 발광 특성과 더불어 고온에서 구조적 안정성이 매우 우수하고 높은 경도와 열전도, 화학적 안정성 등과 같은 특징을 갖고 있기 때문에 광소자 뿐만 아니라 고출력 소자, 고온에서 작동 가능한 소자에 이르기까지 다양하게 응용할 수 있으며, 최근에는 이와 같은 특성을 바탕으로 고휘도 LED, LD에 적용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다[3, 4].
GaN을 광소자뿐만 아니라 고출력 소자, 고온에서 작동 가능한 소자에 이르기까지 다양하게 응용할 수 있는 이유는? GaN은 III-V족 화합물 반도체로써 넓은 에너지 밴드갭 특성을 갖고 있기 때문에 청색이나 자외선 영역의 범위에서 동작하는 발광소자에 응용이 기대되는 재료이다[1, 2]. 특히, GaN의 뛰어난 발광 특성과 더불어 고온에서 구조적 안정성이 매우 우수하고 높은 경도와 열전도, 화학적 안정성 등과 같은 특징을 갖고 있기 때문에 광소자 뿐만 아니라 고출력 소자, 고온에서 작동 가능한 소자에 이르기까지 다양하게 응용할 수 있으며, 최근에는 이와 같은 특성을 바탕으로 고휘도 LED, LD에 적용하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다[3, 4]. LED를 표시소자로 사용할 경우에는 휘도가 큰 문제가 되지 않았지만, LCD의 백라이트나 백색광원용 LED에 적용할 경우 강한 빛을 내야하므로, 휘도가 가장 큰 이슈로 등장하게 되었다[5].
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