초록 ▼

목표 : 광전소자용 고품위 화합물반도체 에피 성장 기술 확보
방법 : 1. MOCVD 에피 성장 기술 최적화
2. 에피성장 중 SR 및 MOSS를 이용한 실시간 모니터링 및 제어기술 확보
결과
- 실시간 모니터링
1. SR 이용 박막 성장과정의 실시간 측정
$\rightarrow$ 두께, 조성, 표면구조, 표면반응 등의 실시간 분석
$\rightarrow$ 실험변수의 최적화 및 재현성 확인
2. MOSS 자체제작
$\rightarrow$

목표 : 광전소자용 고품위 화합물반도체 에피 성장 기술 확보
방법 : 1. MOCVD 에피 성장 기술 최적화
2. 에피성장 중 SR 및 MOSS를 이용한 실시간 모니터링 및 제어기술 확보
결과
- 실시간 모니터링
1. SR 이용 박막 성장과정의 실시간 측정
$\rightarrow$ 두께, 조성, 표면구조, 표면반응 등의 실시간 분석
$\rightarrow$ 실험변수의 최적화 및 재현성 확인
2. MOSS 자체제작
$\rightarrow$ 입사각 조절로 분해능 향상, 박막의 조성과 응력상태 변화의 실시간 측정
- 에피성장
1. $NH_3$ preheater 이용 질화물 물성 향상
2. 세계 최초 In-rich InGaN/GaN 양자우물(단층, 다층) 및 양자점 성장
$\rightarrow$ LED소자 제작 성공
3. 성장 정지법 도입으로 양자 우물 구조의 품질 향상
4. 주기적인 5족 원료 공급차단(Periodic $AsH_3$ Interruption; PAI)법 개발로 고 균일도의 양자점 성장
$\rightarrow$ $1.33{\mu}m$에서 18 meV의 반가폭 실현
4. 장비한계 극복을 위한 5족 원료의 독립 제어시스템 구축
- 전산모사
1. VFF, k p 방법 이용한 In-rich InGaN 양자우물, InAs 양자점 구조의 응력 및 coupling 효과 계산.
$\rightarrow$ PL 결과와의 비교 분석.
성과
1. 논문 (SCI 69, 비 SCI 15)
2. 초청강연 15회
3. 학술 대회 발표 (국제 136회, 국내 59 회)
4. 특허 출원(국내 17, 국외 4) 및 등록(국내 13, 국외 1)
5. 기술이전 10회
6. 워크샵 (국제 5 회, 국내 6 회) 및 세미나 20회 개최

Abstract ▼

The purpose of the first phase is to establish techniques on real-time monitoring and analysis during epitaxial growth of compound semiconductors. For this purpose, we established epitaxial growth technique with monolayer accuracy and reproducibility by using MOCVD, and developed real-time monitorin

The purpose of the first phase is to establish techniques on real-time monitoring and analysis during epitaxial growth of compound semiconductors. For this purpose, we established epitaxial growth technique with monolayer accuracy and reproducibility by using MOCVD, and developed real-time monitoring and analysis techniques for the growth process. Spectral Reflectance (SR) technique for real-time monitoring and analysis of thickness, composition, change of surface reconstruction and surface reaction was established. In addition, we performed real-time monitoring of stress and composition with Multi-beam Optical Stress Sensor (MOSS) technique. Finally, based on this growth and real-time monitoring technique, we sought the feasibility of applying the techniques to optical device fabrication and innovating growth equipment.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...6
• CONTENTS...8
• 목차...10
• 제1장 연구개발과제의 개요...12
• 제1절 연구개발 개요...12
• 제2절 연구개발 목표 및 내용...13
• 1. 최종목표...13
• 2. 단계 목표...13
• 3. 연차별 연구목표 및 내용...14
• 4. 평가의 착안점 및 척도...15
• 제3절 연구추진전략 및 방법...16
• 1. 연구개발 추진전략...18
• 2. 연구개발 추진체계...18
• 제2장 국내외 기술개발 현황...19
• 제1절 국외의 연구개발 실적...19
• 제2절 국내의 연구개발 실적...21
• 제3절 연구결과의 현 위치...22
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...23
• 제1절 실시간 모니터링...23
• 1. GaN의 실시간 Spectral Reflectance 측정...23
• 2. MOSS (multi-beam optical stress sensor) 제작...24
• 3. SR을 이용한 Atomic Layer Epitaxy 관찰...25
• 4. InAs/InP 양자점 성장시의 spectral reflectance 관찰...26
• 5. InAs/InGaAs/InP 적층 양자점 성장 과정의 실시간 SR 측정...27
• 6. 도핑 레벨의 실시간 측정...29
• 7. in-situ doping을 통한 광전소자용 고품위 도핑 구현...29
• 8. Spectral Reflectance를 이용한 에피층 성장의 실시간 분석...30
• 9. Multibeam Optical Stress Sensor (MOSS)를 이용한 에피층 성장의 실시간 분석...32
• 제2절 에피성장...34
• 1. NH3 preheater 사용에 의한 물성향상...34
• 2. 성장정지를 이용한 In-rich InGaN/GaN 양자우물구조 성장...34
• 3. 사성분계 화합물 반도체 성장...36
• 4. 고품질 crack-free AlGaN의 성장과 열역학적 분석을 통한 물성 제어방법 제시...37
• 5. In-rich InGaN/GaN 양자점 성장...39
• 6. In-rich InGaN 양자우물구조의 발광 파장 계산...40
• 7. In-rich InGaN/GaN 다중양자우물 구조 성장과 LED 제작...41
• 8. 주기적인 AsH3 공급차단 (Periodical AsH3 Interruption; PAI)을 통한 고품질의 양자점 성장...43
• 9. PAI 양자점 성장시 원료 공급의 정밀한 제어를 위한 독립 제어 시스템 구축...45
• 10. VFF, eight-band k.p 방법을 이용한 양자점의 응력 및 전기적, 광학적 특성 계산...46
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...50
• 제1절 계획대비 달성도...50
• 1. 1단계...50
• 2. 2단계...50
• 제2절 연차별 연구성과 총괄...52
• 1. 총괄...52
• 2. 기술이전 및 활용...52
• 3. 기술료 수입...53
• 4. 연구결과의 산업화 실적 - 시제품개발, 시험생산, 대량생산 등...53
• 5. 특허출원/등록...53
• 6. 논문게재...54
• 7. 학술발표...64
• 제3절 관련분야에의 기여도...87
• 1. 실시간 모니터링...87
• 2. 에피성장...89
• 제4절 공공기능수행실적...93
• 1. 홈페이지 운영 및 활용현황...94
• 2. 산학연협력거점 활동 현황...98
• 3. 활발한 학술/학회 활동...98
• 4. NRL 세미나 개최실적...100
• 5. NRL 주관 Workshop 개최실적...102
• 6. 대외초청 세미나...103
• 7. 국내외 연구기관과의 협력...103
• 8. 화합물반도체 인식 및 저변 확대...104
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...105
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...106
• 제7장 참고문헌...108