[논문]전기화학적 정전위 활성화를 사용한 수소 제거에 의한 AlGaN기반의 UV-C 발광 다이오드의 p-형 활성화

이고은; 최낙준; 찬드라 모한 마노즈 쿠마르; 강현웅; 조제희; 이준기

doi:10.6117/kmeps.2021.28.4.085

[국내논문] 전기화학적 정전위 활성화를 사용한 수소 제거에 의한 AlGaN기반의 UV-C 발광 다이오드의 p-형 활성화
p-Type Activation of AlGaN-based UV-C Light-Emitting Diodes by Hydrogen Removal using Electrochemical Potentiostatic Activation 원문보기

마이크로전자 및 패키징 학회지 = Journal of the Microelectronics and Packaging Society, v.28 no.4, 2021년, pp.85 - 89

이고은 (LG이노텍) , 최낙준 (LG이노텍) , 찬드라 모한 마노즈 쿠마르 (전남대학교 신소재공학부) , 강현웅 (전북대학교 반도체과학기술학과) , 조제희 (전북대학교 반도체과학기술학과) , 이준기 (전남대학교 신소재공학부)

초록
AI-Helper

AlGaN 기반 UV-C 발광다이오드(LEDs)에 전기화학적 전위차 활성화(EPA)에 의한 p-형 활성화를 진행하였다. 높은 저항과 낮은 전도도를 유발하는 중성 Mg-H의 복합체의 수소원자를 EPA를 이용하여 제거하여 p-형 활성화 효율을 높였다. 중성 Mg-H 복합체는 주요 매개 변수인 용액, 전압, 시간에 의해 Mg^-과 H⁺로 분해되며, 2차 이온질량 분광법(SIMS) 분석을 통하여 개선된 정공 캐리어의 농도를 확인할 수 있었다. 이 메커니즘은 결국 내부 양자효율(IQE)의 증가, 광 추출 효율 향상, 역 전류 영역의 누설전류 값 개선, 접합 온도 개선 등을 이루어 결과적으로 UV-C LED의 수명을 향상시켰다. 체계적인 분석을 위해 SIMS, Etamax IQE 시스템, 적분구, 전류-전압(I-V) 측정 등을 사용하였으며, 그 결과를 기존의 N₂-열 처리 방법과 비교 평가하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

AlGaN-based UV-C light-emitting diodes (LEDs) were applied for p-type activation by electrochemical potentiostatic activation (EPA). The p-type activation efficiency was increased by removing hydrogen atoms through EPA treatment using a neutral Mg-H complex that causes high resistance and low conductivity. A neutral Mg-H complex is decomposed into Mg- and H+ depending on the key parameters of solution, voltage, and time. The improved hole carrier concentration was confirmed by secondary ion mass spectroscopy (SIMS) analysis. This mechanism eventually improved the internal quantum efficiency (IQE), the light extraction efficiency, the leakage current value in the reverse current region, and junction temperature, resulting in better UV-C LED lifetime. For systematic analysis, SIMS, Etamax IQE system, integrating sphere, and current-voltage measurement system were used, and the results were compared with the existing N2-annealing method.

Keyword

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. SIMS depth profile for elements Mg and H; The Mgdoped p-AlGaN layer was activated by conventional thermal annealing, and EPA treatment at 3 V, 4 V and 5 V.
그림 Fig. 3. Light output power as a function of forward current.
그림 Fig. 2. (a) IQE and (b) EQE in the forward current for a 270 nm flip chip, (b) [Inset] is the wavelength spectrum, and (a) & (b) are SMD type packages.
그림 Fig. 5. Relative light output power during aging time.
그림 Fig. 4. (a) & (b) Device characteristics in the forward and reverse bias regions, (a) [Inset] is the junction temperature in the forward function.

참고문헌 (25)

S. J. Choi, J. H. Kim, and H. H. Lee, "Deep-UV Curing of Poly (4-Vinyl Phenol) Gate Dielectric for Hysteresis-free Organic Thin-film Transistors," IEEE Electron Device Letters, 30(5), 454 (2009).

상세보기
K. Song, M. Mohseni, and F. Taghipour, "Application of Ultraviolet Light-emitting Diodes (UV-LEDs) for Water Disinfection: A Review," Water Research, 94, 341 (2016).

상세보기
M. Mori, A. Hamamoto, M. Nakano, M. Akutagawa, A. Takahashi, T. Ikehara, and Y. Kinouchi, "Effects of Ultraviolet LED on Bacteria," World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering, 2006, 1327 (2007).
S. Zlotnik, J. Sitek, K. Rosinski, P. P. Michalowski, J. Gaca, M. Wojcik, and M. Rudzinski, "Growth and Thermal Annealing for Acceptor Activation of p-type (Al) GaN Epitaxial Structures: Technological Challenges and Risks," Applied Surface Science, 488, 688 (2019).

상세보기
M. Crawford, "Materials challenges of AlGaN-based UV Optoelectronic Devices," Semiconductors and Semimetals 96, 3 (2017).
H. Hirayama, N. Maeda, S. Fujikawa, S. Toyoda, and N. Kamata, "Recent Progress and Future Prospects of AlGaN-Based High-efficiency Deep-ultraviolet Light-emitting Diodes," Japanese Journal of Applied Physics, 53(10), 100209 (2014).

상세보기
M. Jo, N. Maeda, and H. Hirayama, "Enhanced Light Extraction in 260 nm Light-emitting Diode with a Highly Transparent p-AlGaN Layer," Applied Physics Express, 9(1), 012102 (2015).

상세보기
M. Kneissl and J. Rass, III-Nitride Ultraviolet Emitters, Springer (2016).
M. Shatalov, W. Sun, R. Jain, A. Lunev, X. Hu, A. Dobrinsky, Y. Bilenko, J. Yang, G. A. Garrett, and L. E. Rodak, "High Power AlGaN Ultraviolet Light Emitters," Semiconductor Science and Technology, 29(8), 084007 (2014).

상세보기
U. Kaufmann, P. Schlotter, H. Obloh, K. Kohler, and M. Maier, "Hole Conductivity and Compensation in Epitaxial GaN: Mg Layers," Physical Review B, 62(16), 10867 (2000).

상세보기
H. Amano, M. Kito, K. Hiramatsu, and I. Akasaki, "P-type Conduction in Mg-doped GaN Treated with Low-energy Electron Beam Irradiation (LEEBI)," Japanese Journal of Applied Physics, 28(12A), L2112 (1989).

상세보기
S. J. Chang, Y. K. Su, T. L. Tsai, C. Y. Chang, C. L. Chiang, C. S. Chang, T. P. Chen, and K. H. Huang, "Acceptor Activation of Mg-doped GaN by Microwave Treatment," Applied Physics Letters, 78(3), 312 (2001).

상세보기
Y. J. Lin, W. F. Liu, and C. T. Lee, "Excimer-laser-induced Activation of Mg-doped GaN Layers," Applied Physics Letters, 84(14), 2515 (2004).

상세보기
S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh, and N. Iwasa, "Thermal Annealing Effects on p-type Mg-doped GaN Films," Japanese Journal of Applied Physics, 31(2B), L139 (1992).

상세보기
S. W. Bang, H. Kim, H. Bae, J. W. Ju, S. J. Kang, and J. S. Ha, "Improvement of Photoelectrochemical Properties through Activation Process of p-type GaN(in Kor.)," J. Microelectron. Packag. Soc. 24 (4), 59 (2017).

원문보기 상세보기
N. Posthuma, S. You, H. Liang, N. Ronchi, X. Kang, D. Wellekens, Y. Saripalli, and S. Decoutere, "Impact of Mg Out-diffusion and Activation on the p-GaN Gate HEMT Device Performance," 2016 28th International Symposium on Power Semiconductor Devices and ICs (ISPSD) 95 (2016).
Y. L. Chang, M. Ludowise, D. Lefforge, and B. Perez, "Study of Mg Diffusion During Metalorganic Chemical Vapor Deposition of GaN and AlGaN," Applied Physics Letters, 74(5), 688 (1999).

상세보기
T. Y. Lee, M. S. Kim, E. S. Ko, J. H. Choi, M. G. Jang, M. S. Kim, and S. Yoo, "Properties of High Power Flip Chip LED Package with Bonding Materials (in Kor.)," J. Microelectron. Packag. Soc., 21(1), 1 (2014).

원문보기 상세보기
Y. Xi and E. F. Schubert, "Junction-temperature Measurement in GaN Ultraviolet Light-emitting Diodes Using Diode Forward Voltage Method," Applied Physics Letters, 85(12), 2163 (2004).

상세보기
M. H. Chang and M. Pecht, "Assessment Methodology of Junction Temperature of Light-emitting Diodes (LEDs)," Journal of the Microelectronics and Packaging Society, 23(3), 7 (2016).

원문보기 상세보기
J. I. Shim and D. S. Shin, "Measuring the Internal Quantum Efficiency of Light-emitting Diodes: Towards Accurate and Reliable Room-temperature Characterization," Nanophotonics, 7(10), 1601 (2018).

상세보기
D. Emin, "Phonon-assisted Jump Rate in Noncrystalline Solids," Physical Review Letters, 32(6), 303 (1974).

상세보기
D. C. Look, D. Reynolds, W. Kim, O. Aktas, A. Botchkarev, A. Salvador, and H. Morkoc, "Deep-center Hopping Conduction in GaN," Journal of Applied Physics, 80(5), 2960 (1996).

상세보기
J. S. Kwak, O. H. Nam, and Y. Park, "Temperature-dependent Contact Resistivity of the Nonalloyed Ohmic Contacts to p-GaN," Journal of Applied Physics, 95(10), 5917-5919 (2004).

상세보기
A. Armstrong, G. Thaler, and D. Koleske, "Deep Level Investigation of p-type GaN Using a Simple Photocurrent Technique," Journal of Applied Physics, 105(4), 043712 (2009).

상세보기

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증