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Improvement of Electrical/optical Characteristics Using Mg-doped GaN Spacers and Quantum Barriers for Nonpolar GaN light-emitting Diodes

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Academic year: 2021

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(1)10. 마그네슘이 도핑된 GaN 공간층과 양자장벽층을 이용한 무분극 GaN 발광다이오드의 전기적/광학적 특성 향상. 김동호 외. 논문 2011-48SD-7-2. 마그네슘이 도핑된 GaN 공간층과 양자장벽층을 이용한 무분극 GaN 발광다이오드의 전기적/광학적 특성 향상 (Improvement of Electrical/optical Characteristics Using Mg-doped GaN Spacers and Quantum Barriers for Nonpolar GaN light-emitting Diodes) 김 동 호*, 손 성 훈**, 김 태 근**** (Dong Ho Kim, Sung Hun Son, and Tae Geun Kim) 요 약. 본 논문에서는 고효율·고출력 무분극 GaN LED의 구현을 위하여 Mg이 도핑된 GaN spacer층 및 GaN quantum barrier(QB)층을 삽입한 구조를 제안하였다. 제안한 구조에 대한 물리적 해석을 위하여 일반적인 무분극 LED TM에피구조와 본 연구에서 제안한 p-GaN spacer층 및 p-GaN QB층이 삽입된 무분극 LED 에피구조에 대해 상용화된 SimuLED 시뮬레이터를 이용하여 전기적 /광학적 특성을 비교·분석하였다. 실험 결과, 본 연구에서 제안한 무분극 LED는 20 mA의 전류주입 하에서 동작전압(Vf)이 일 반적인 무분극 LED에 비해 약 3.7% 감소된 3.67 V의 전기적 특성을 갖는 것을 확인하였고, 광출력은 약 7% 향상된 2.13 mW 의 광학적 특성을 갖는 구조임을 확인하였다. 또한, 내부양자효율(Internal quantum efficiency, IQE)과 광방출세기(emission peak intensity) 역시 각각 9.1% 및 170% 향상된 우수한 특성을 갖는 에피구조임을 확인하였다. Abstract. We report on the simulation results of electrical/optical characteristics for nonpolar GaN LED having Mg-doped GaN spacer and quantum barrier, in comparison with those of the typical nonpolar GaN LED. In order to reduce the band-gap energy distortion and conduction-band discontinuity in InGaN/GaN multiple quantum wells(MQWs) of nonpolar GaN LED, and thereby18 to increase their current-voltage, light output power and emission peak intensity, we applied 6 nm-thick p-type(1×10 cm-3) GaN spacer and GaN QB schemes to the typical nonpolar GaN LED epitaxial structure. As a result, we found that the radiative recombination rate was increased by 23% in MQWs at 20 mA current injection. Also, the forward voltage(Vf) and the light output power(Pout) were improved by 3.7% and 7%, respectively, for the proposed nonpolar LED epitaxial structure, compared with those of the typical nonpolar GaN LED. Keywords : Nonpolar, gallium-nitride(GaN), Light-emitting diodes(LEDs), spacer, quantum barrier(QB). 정회원, ** 학생회원, *** 정회원-교신저자, 고려대학교 전자전기공학과 (School of Electronics and Electrical Engineering, Korea University) ※ This work was supported by the National Research Foundation of Korea(NRF) funded by the Ministry of education, science and technology(MEST), under project number KRF-2008-D00074. This work was also partly supported by the IT R&D program of MKE/KEIT[(2009-F-022-01)]. 접수일자: 2011년1월18일, 수정완료일: 2011년7월6일 *. Ⅰ. 서 론. 최근 고효율 특성을 갖는 무분극(nonpolar) GaN은 일반적인 c-plane GaN이 갖고 있는 자발분극 (spontaneous polarization)과 압전분극(piezoelectric polarization) 현상들에 의한 내부전위(built-in potential)의 생성이 억제되어 InGaN/GaN multiple quantum-wells(MQWs) 내 quantum-confined Stark effect의 감소, energy-band의 distortion 완화 및 전자 (337).

(2) 2011년 7월 전자공학회 논문지 제 48 권 SD 편 제 7 호. 와 정공 간 공간적인 분리현상(spatial separation) 억제 에 의한 큰 캐리어 재결합 특성 등의 장점을 갖고 있 다.[1~2] 또한, 무분극 InGaN/GaN MQW 내부로 주입되 는 캐리어들의 거동 및 MQW로부터 방출되는 독특한 편광 특성[3~4] 등을 바탕으로 Ling et al. 그룹에서는 20 mA 전류 주입 시, 55 μW의 광출력(light output power, Pout) 및 약 0.08%의 외부양자효율(external quantum efficiency, EQE)을 갖는 녹색발광 무분극 GaN LED에 대한 연구결과를 보고하였고[5], 최근 Hwang et al.그룹에서는 20 mA 전류 주입 시 1.3 mW 의 Pout과 2.5%의 EQE를 갖는 청색발광 무분극 GaN LED에 대한 연구결과를 보고하였다.[6] 하지만, 이러한 무분극 GaN LED는 일반적인 c-plane GaN LED에 비해 수십배 정도 작은 광출력과 무분극 에피구조 성장 시 발생하는 높은 밀도의 선결함 (threading dislocations) 과 Basal 적층결함(Basal stacking faults)에 의해 비발광성 재결합(non-radiative recombination)이 증가하는 문제점을 갖고 있다.[7~8] 이 러한 높은 밀도의 결함층들로 인한 비발광성 재결합효 율의 증가는 결과적으로 무분극 GaN LED의 광출력 저 하 및 MQW 내 indium의 국부적인 뭉침 (agglomeration)에 의해 생성된 준위들에 의한 전자의 범람(overflow) 및 캐리어 누설(escape)를 발생시켜 LED 소자의 전기적/광학적 특성을 저해하는 원인으로 지적받고 있다.[9] 최근에는 이러한 전자의 범람과 누설의 억제 및 전자 -정공 간 발광성 재결합효율(radiative recombination rate) 증가를 위하여 p형 Al(In)GaN 전자장벽층 (electron blocking layer)을 삽입하거나[10], 캐리어 재결 합효율의 향상을 위해 InGaN QW 내에 Si을 매우 높은 농도로 도핑한 Si δ-doped QW 구조[11] 및 InGaN QW 의 두께에 변화를 주는 graded-thickness InGaN QW 구조[12] 등과 같은 다양한 연구들이 보고되고 있다. 하 지만, 이러한 방법들은 추가적인 에피구조로 인해서 복 잡한 에피성장 단계를 갖고 있으며, 추가된 에피층 및 강하게 도핑된 구조적 특성상 의도하지 않은 편광전위 (polarization field) 생성 및 정공의 주입효율을 감소시 킨다는 한계점을 갖고 있다.[13] 따라서, 본 연구에서는 무분극 GaN LED의 전기적/ 광학적 특성향상 및 LED 소자의 발광성 재결합효율 향 상을 위하여 Mg이 도핑된 GaN spacer층 및 QB 구조 가 삽입된 에피구조를 제안하였고, 제안한 구조에 대한. 11. 물리적인 검증을 위해 LED 소자 시뮬레이터인 SimuLEDTM 프로그램을 이용하여 에피구조에 따른 무 분극 GaN LED의 특성에 대한 분석을 수행하였다. Ⅱ. 실 험 1. 무분극 GaN LED 에피구조. 아래 그림 1 (a)와 1 (b)는 본 실험을 위해 적용한 일 반적인 무분극 GaN LED의 에피구조와 본 연구에서 제 언한 p-GaN spacer층 및 p-GaN QB층을 갖는 무분극 GaN LED의 에피구조를 나타낸다. 본 그림에서와 같이 각각의 다른 에피구조를 갖는 무분극 GaN LED의 에너 지밴드 구조도(energy-band diagram), 발광성 재결합효 율 및 내부양자효율(internal quantum efficiency, IQE) 등과 같은 구조적 특성에 대한 연구를 수행하기 위하 여, p-GaN spacer층 및 InGaN/GaN MQW층 내 삽입 된 GaN QB의 도핑 등의 변수를 제외한 기타 조건들은 모두 동일하다고 가정한 후 연구를 수행하였다.. (a) Reference structure. (b) Proposed structure. (c) Small-size lateral-type LED structure 그림 1. 본 연구를 위한 (a) 일반적인 무분극 GaN LED 의 에피구조, (b) p-GaN spacer층 및 QB 구조 를 갖는 무분극 GaN LED 에피구조 및 (c) 소면 적 lateral형 무분극 GaN LED의 3차원 조감도 Fig. 1. Two types of epitaxial layers and small-size lateral-type nonpolar GaN LEDs for deivce simulation. (338).

(3) 12. 마그네슘이 도핑된 GaN 공간층과 양자장벽층을 이용한 무분극 GaN 발광다이오드의 전기적/광학적 특성 향상. 본 실험을 위한 일반적인 무분극 GaN LED 에피구 조는 그림 1 (a)와 같이 2 μm 두께의 Si(3×1018 cm-3) 도핑된 n+-GaN층과 3.5 nm 두께의 InGaN QW과 6 nm 두께의 undoped GaN QB가 4층 반복적층되어 성장 된 구조이며, MQW층 상부에 15 nm 두께의 undoped GaN 및 Mg(3×1018 cm-3)이 도핑된 100 nm 두께의 p+-GaN층으로 이루어져 있다. 또한, 본 연구에서 제안 한 무분극 GaN LED의 에피구조는 Mg(1×1018 cm-3) 도핑된 GaN QB층과 6 nm 두께의 p-GaN spacer층을 제외한 기본적인 구조는 그림 1 (a)과 동일하다. 이와 더불어, 그림 1 (c)는 각각 다른 에피구조에 따른 무분 극 GaN LED의 전기적/광학적 특성의 분석을 위한 소 면적 lateral형 GaN LED의 3차원 구조도를 보여준다. 무분극 GaN LED의 면적은 350 μm×350 μm이며, Ti/Al/Ni/Au(20 nm/50 nm/20 nm/100 nm) n형 전극 및 p+-GaN층 상부에 20 nm 두께의 ITO 전류확산층과 Cr/Au(20 nm/100 nm) p형 전극으로 구성되어 있다고 가정하였다.. 모델, 온도와 전류밀도에 따른 전류주입과의 관계를 유 도하는 Shockley's diode 모델, 발광파장과 각각의 에피 층 간 굴절율의 관계를 유도한 1차 Sellmeier 방정식 및 발광파장과 케리어 도핑농도에 따른 결정되는 흡수율 등을 적용하였다.           ×  ×    exp         ∝   . (1).       exp                  exp    . (2). . . ,.                        . (3).  ×  ×  . (4). InGaN/GaN MQW 내 주입된 캐리어들 간의 bimolecular한 재결합에 의한 발광특성의 유도를 위한 수식 (1)에서의 B는 온도에 비례하는 재결합 상수, n과 p는 n-GaN층과 p-GaN층 각각의 도핑농도, Fn과 Fp는 n-GaN층과 p-GaN층 각각의 Fermi 준위를 나타내며, Shockley's diode 모델을 나타내는 수식 (2)에서의 j0는 포화 전류밀도, ρA는 활성층에서의 저항을 나타내 고, m은 non-ideal factor로 본 연구에서는 1로 가 정하였다. 또한, 발광파장에 따른 각각의 에피층에 따른 굴 절율과 흡수율의 관계식에 대한 수식 (3)에서 a와 b 는 Sellmeier 상수로서 사용된 반도체 물성이 GaN 인 점을 감안하여 각각 4.25, 190를 적용하였고, α₀ 는 Absortion coefficient, n은 major carrier concentration을 나타낸다. 이와 더불어, lateral 형태 의 무분극 LED의 전기적 특성에 대한 물리적인 분석을 위해 각각의 n-GaN층, p-GaN층과 전극 간의 접촉을 완벽한 오믹접촉으로 가정하였고, 각각의 n형 오믹전극 과 p형 오믹전극의 열적/전기적 전도도는 아래의 수식 표 2. 시뮬레이션에 적용된 전극의 전도도 Table 2. Conductivity of electrode used in simulation.. 2. 시뮬레이션을 위한 물리모델(physical model). 본 연구를 위해 SimuLEDTM 프로그램 중 LED 소자 의 에피구조에 대한 2차원 분석을 위한 SiLENSe 4.2 및 소자의 발광특성과 전류주입특성 등에 대해 3차원 분석을 위한 SpeCLED/RATRO 프로그램을 주로 사용 하였다. 시뮬레이션 시, 실제 LED 소자와 유사한 특성 확보를 위하여 다음 표 1과 같은 질화물들의 물성 및 모델들 적용하여 실험을 수행하였다. 표 1은 본 연구를 위해 사용된 질화물반도체의 물성값들을 나타내며, 무 분극 LED의 전기적/광학적 특성 산출을 위해 열전도 도, 전자와 정공의 이동도, 도핑농도, 불순물 도핑에 따 른 활성화 에너지 등을 나타내고 있다. 본 시뮬레이션을 위해 적용한 주요 물리모델로는 주 입된 캐리어들의 재결합효율 유도를 위한 발광 재결합 표 1. 시뮬레이션을 위해 적용한 질화물반도체들의 물 성값 Table 1. Material parameters of III-Nitrides for the simulation. Parameter 열 전도성 전자 이동도 홀 이동도 도핑 농도 활성화 에너지. 김동호 외. p-type GaN n-type GaN 130 W/m·K 237 cm2/V·s (at 300 K) 10 cm2/V·s (at 30018 K) 18 1×10 /cm3 3×10 /cm3 0.17 eV(Mg) 0.02 eV(Si). Parameter 열 전도도 전기 이동도. (339). p형 전극 297.4 W/m·K 419109 S/cm. n형 전극 221.5 W/m·K 342731 S/cm.

(4) 2011년 7월 전자공학회 논문지 제 48 권 SD 편 제 7 호. 13. (4)를 이용하여 계산하였다. A, B는 전극으로 사용되는 물질이 갖는 고유 전도성이고 a, b는 각각의 증착두께 이고 계산된 전도도는 표 2에 나타내었다. Ⅲ. 결과 및 토론. 그림 2는 일반적인 무분극 LED의 에피구조 및 본 연 구에서 제안한 무분극 LED의 에피구조에 대한 시뮬레 이션 결과를 보여준다. 두 구조 모두 동일하게 20 mA 의 전류주입 상태에서의 에너지밴드 다이어그램의 변화 와 MQW 내에서 캐리어 간 재결합에 의해 산출되는 발광성 재결합효율에 대한 분석결과, 그림 2 (a)에서 보 는 바와 같이 동일한 전류 주입 시, 일반적인 에피구조 는 높은 농도로 도핑된 n+-GaN층과 p+-GaN층 사이에 undoped 상태의 MQW층이 적층된 구조로 이루어져 있 어 이종접합에 의한 Fermi 준위 정렬(Fermi-level alignement)과 built-in field가 발생하여 MQW 내 에너 지밴드의 구조가 p-GaN층 방향으로 변형(distortion)되 는 현상이 발생하였다. 그러나 본 연구에서 제안한 에 피구조의 경우, MQW층 내부에 존재하는 p-GaN QB에 의해 이종접합에 의한 Fermi 준위 정렬 시 Fp(억셉터 페르미 준위)의 상승 및 이로 인한 built-in field 생성 이 억제되어 일반적인 에피구조에 비해 p-GaN층으로 의 에너지밴드의 변형이 감소하는 구조임을 확인할 수 있었다. 또한, MQW층의 상하부에 삽입된 p-GaN spacer층에 의해 n+-GaN층과 MQW층 간 도핑농도 차 이에 의해 발생하는 전도대의 불연속적 접합 (conduction-band discontinuity)이 상대적으로 적게 발 생하는 것을 확인하였다. 이와 같이 서로 다른 에피구 조에 따른 구조적 특성이 무분극 GaN LED 소자에 미 치는 영향에 대한 분석을 위하여 그림 2 (b)와 같이 물 리적 모델을 적용하여 MQW 내에서 발생하는 발광성 재결합효율에 대한 분석을 수행하였다. 그 결과, 일반적 인 에피구조의 경우, Fermi 준위 정렬에 의한 MQW 구 조의 변형에 의해서 n+-GaN층과 맞닿아 있는 1차 InGaN QW에서 산출되는 재결합 효율(~2.7×1026 cm-3·s-1)에 비해 p+-GaN층과 맞닿아 있는 4차 InGaN QW에서의 재결합 효율(~1×1017 cm-3·s-1)이 급격히 감 소하였다. 그러나, 본 연구에서 제안한 에피구조의 경 우, MQW 구조의 변형완화에 의해 1차 InGaN QW에 서 산출되는 재결합 효율(~3.5×1026 cm-3·s-1)과 4차 InGaN QW에서의 재결합 효율(2.2×1020 cm-3·s-1)의 차. (a) Energy-band diagrams. (b) Calculated radiative recombination rates 그림 2. 전류주입에 따른 (a) 에너지밴드 다이어그램 및 (b) 발광 재결합 효율 특성 결과 Fig. 2. Calculated energy-band diagrams and radiative recombination rate results of two types of epitaxial layers by current injection.. 그림 3. 전류 주입밀도에 따른 내부양자효율 결과 Fig. 3. Calculated internal quantum efficiency results of two types of epitaxial layers by injection current density.. 이가 크게 발생하지 않아 무분극 GaN LED의 특성향상 이 가능한 구조인 것으로 판단하였다. 그림 3은 앞서 확보한 에피구조에 따른 IQE 특성에 대한 분석결과를 (340).

(5) 14. 마그네슘이 도핑된 GaN 공간층과 양자장벽층을 이용한 무분극 GaN 발광다이오드의 전기적/광학적 특성 향상. 보여준다. 동일한 1 A/cm2의 전류인가 시, MQW 내에 서 산출되는 IQE는 일반적인 에피구조에서는 약 82% 로 계산되었으며, 본 연구에서 제안한 에피구조의 경우, 일반적인 에피구조에 비해 약 10% 정도 향상된 91.1% 의 IQE 특성을 갖는 구조임을 확인하였다. 이와 같이 본 연구에서 제안한 p-GaN spacer층 및 p-GaN QB 구조가 삽입된 에피구조에서 발광성 재결합 효율 및 IQE 특성이 향상되는 원인으로는 앞서 그림 2 (a)에서 언급한 바와 같이 p-GaN QB층 및 MQW층의 상하부에 위치하는 p-GaN spacer에 의해 Fermi 준위 벙렬 시 생성되는 built-in field의 약화 및 MQW 내 에 너지밴드의 변형이 완화되어 일반적인 에피구조에 비해 상대적으로 p-GaN층의 유효장벽높이(effective barrier height)가 상승함에 따른 캐리어의 범람 및 캐리어 누 설 현상의 감소에 의한 것으로 사료된다.. 김동호 외. 앞서 확보한 두가지 형태의 에피구조에 따른 무분극 GaN LED의 전기적/광학적 특성의 비교·분석을 위해 수행한 3차원 SpeCLED/RATRO 시뮬레이션 결과를 그 림 4에 나타내었다. 무분극 GaN LED의 정확한 전기적 /광학적 특성의 도출을 위해 일반적인 c-plane GaN에 비해 높은 밀도의 defect density(~1010 cm-3)를 갖는 무분극 GaN 박막상태를 가정하였고, 무분극 GaN 박막 과 오믹전극 간 발생하는 접촉저항을 각각 1×10-5 2 -4 2 Ω·cm (n-전극 접촉저항), 1×10 Ω·cm (p-전극 접촉저 항)을 가정하여 시뮬레이션을 진행하였다. 서로 다른 에피구조를 갖는 무분극 GaN LED에 0 mA에서부터 100 mA까지 주입전류를 증가시키면서 L-I-V 및 방출 광세기 특성을 확인한 결과, 동일한 20 mA의 전류주입 시 동작전압(forward voltage, Vf)은 일반적인 에피구조 의 무분극 GaN LED의 경우 3.81 V이었던 반면, 본 연 구에서 제안한 에피구조의 무분극 GaN LED는 약 3.7% 감소한 3.67 V의 전기적 특성을 갖는 것을 알 수 있었다. 이와 더불어 20 mA 전류주입 시 확보가능한 광출력(optical out-put power, Pout) 특성에 대한 분석 결과, 일반적인 무분극 GaN LED는 1.98 mW의 Pout 특 성이 산출된 반면, 본 연구에서 제안한 에피구조를 갖 는 무분극 GaN LED의 경우 일반적인 무분극 GaN LED에 비해 약 7% 향상된 2.13 mW의 Pout 특성을 갖 는 것을 확인하였다. 이와 더불어, 방출광세기 특성에 대한 분석, 본 연구에서 제안한 에피구조의 무분극 GaN LED가 일반적인 무분극 GaN LED에 비해 약 170% 정도 향상된 광세기를 갖는 것을 확인하였다.. (a) Calculated L-I-V characteristics. Ⅳ. 결 론. 본 논문에서는 무분극 GaN LED의 전기적/광학적 특 성의 향상을 위하여 Mg이 도핑된 GaN spacer층 및 QB층을 삽입한 에피구조를 제안하였고, 상용 LED 소 자 시뮬레이터를 이용하여 그 가능성에 대한 분석을 수 행하였다. 실험결과, 일반적인 에피구조를 갖는 무분극 GaN LED에 비해, 본 연구에서 제안한 p-GaN spacer 층 및 p-GaN QB층이 삽입된 무분극 GaN LED의 전기 적/광학적 특성이 각각 약 3.7% 감소한 3.67 V(@20 mA)의 동작전압 및 약 7% 향상된 2.13 mW(@20 mA) 의 광출력을 갖는 구조임을 확인하였다. 또한, 방출광세 기 역시 일반적인 무분극 GaN LED에 비해 약 170% 정도 향상된 광세기를 갖는 것을 확인하였다.. (b) Emission peak intensity 그림 4. 두가지 형태의 다른 에피구조를 갖는 무분극 GaN LED의 전기적/광학적 특성분석 결과 Fig. 4. Calculated electrical/optical characteristics results for two types of nonpolar GaN LEDs. (341).

(6) 2011년 7월 전자공학회 논문지 제 48 권 SD 편 제 7 호. 15. blocking layer on efficiency droop in InGaN/GaN multiple quantum well light-emitting diodes,” Appl. Phys. Lett., Vol. 94, 231123, 2009. [11] L. W. Wu, S. J. Chang, T. C. Wen, Y. K. Su, J. F. Chen, W. C. Lai, C. H. Kuo, C. H. Chen, and J. K. Sheu, “Influence of Si-doping on the characteristics of InGaN-GaN multiple quantum-well blue light emitting diodes,” IEEE J. Quantum Electron., Vol. 38, 446, 2002. [12] C. H. Wang, S. P. Chang, W. T. Chang, J. C. Li, Y. S. Lu, Z. Y. Li, H. C. Yang, H. C. Kuo, T. C. Lu and S. C. Wang, “Efficiency droop alleviation in InGaN/GaN light-emitting diodes by graded-thickness multiple quantum wells,” Appl. Phys. Lett., Vol. 97, 181101, 2010. [13] I. V. Rozhansky and D. A. Zakheim, “Analysis of processes limiting quantum efficiency of AlGaInN LEDs at high pumping,” Phys. Status Solidi A, Vol. 204, 227, 2007.. 참고문헌. [1] C. Wetzel, M. Zhu, J. Senawiratne, T. Detchprohm, P. D. Persans, L. Liu, E. A. Preble , D. Hanser, “Light-emitting diode development on polar and non-polar GaN substrates,” J. Crystal Growth. Vol. 310, 3987, 2008. [2] H. Masui, S. Nakamura, S. P. DenBaars and U. K. Mishra, “Nonpolar and Semipolar III-Nitride Light-Emitting Diodes: Achievements and Challenges,” IEEE Trans. Electron Dev., Vol. 57, no. 1, 88, 2010. [3] D. Iida, M. Iwaya, S. Kamiyama, H. Amano and I. Akasaki, “Activation energy of Mg in a-plane Ga1-xInxN (0<x<0.17),” Phys. Stat. Sol. (b), Vol. 246, 1188, 2009. [4] C. Chen, V. Adivararahan, J. Yang, M. Shatalov, E. Kuokstis and M. Asif Khan, “Ultraviolet Light Emitting Diodes Using Non-Polar a-Plane GaN-AlGaN Multiple Quantum Wells,” Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 42, L1039, 2003. [5] S.-C. Ling, T.-C. Wang, J.-R. Chen, P.-C. Liu, T.-S. Ko, B.-Y. Chang, T.-C. Lu, H.-C. Kuo, S.-C. Wang and J.-D. Tsay, “Characteristics of a-Plane Green Light-Emitting Diode Grown on r-Plane Sapphire,” IEEE Photon. Technol. Lett., Vol. 21, no. 16, 1130, 2009. [6] S.-M. Hwang, Y. G. Seo, K. H. Baik, I.-S. Cho, J. H. Baek, S. K. Jung, T. G. Kim and M. W. Cho, “Demonstration of nonpolar a-plane InGaN/GaN light emitting diode on r-plane sapphire substrate,” Appl. Phys. Lett., Vol. 95, 071101, 2009. [7] H. M. Ng, A. Bell, F. A. Ponce and S. N. G. Chu, “Structural and optical characterization of nonpolar GaN/AlN quantum wells,” Appl. Phys. Lett., Vol. 83, 653, 2003. [8] B. A. Haskell, F. Wu, S. Matsuda, M. D. Craven, P. T. Fini, S. P. DenBaars, J. S. Speck and S. Nakamura, “Structural and morphological characteristics of planar (11-20) a-plane gallium nitride grown by hydride vapor phase epitaxy,” Appl. Phys. Lett., Vol. 83, 1554, 2003. [9] M. Araki, N. Mochimizo, K. Hoshino and K. Tadatomo, “Effect of Misorientation Angle of r-Plane Sapphire Substrate on a-Plane GaN Grown by Metalorganic Vapor Phase Epitaxy,” Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 47, 119, 2008. [10] S.-H. Han, D.-Y. Lee, S.-J. Lee, C.-Y. Cho, M.-K. Kwon, S. P. Lee, D. Y. Noh, D.-J. Kim, Y. C. Kim and S.-J. Park, “Effect of electron (342).

(7) 16. 마그네슘이 도핑된 GaN 공간층과 양자장벽층을 이용한 무분극 GaN 발광다이오드의 전기적/광학적 특성 향상. 김 동 호(정회원). 저자소개. 2004년 광운대학교 전자재료 공학과 학사 졸업 2006년 광운대학교 대학원 전자 재료공학과 석사 졸업 2006년~현재 고려대학교 전자 전기공학과 박사과정 <주관심분야 : 반도체> 손 성 훈(학생회원) 2010년 세종대학교 전자공학과 학사 졸업 2010년~현재 고려대학교 전기 전자전파공학부 석사과정 <주관심분야 : 반도체>. 김동호 외. 김 태 근(정회원)-교신저자. 1997년 고려대학교 전자공학과 박사 졸업 1997년~1998년 ECE Dept., Univ. of California, San Diego, USA, Research Fellow 1998년~2001년 Electrotechnical Laboratory (ETL), Japan, NEDO Fellow 2001년~2002년 삼성종합기술원 포토닉스 랩 전문연구원 2002년~2004년 광운대학교 반도체 및 신소재공 학과 조교수 2004년~현재 고려대학교 전기전자전파공학부 교수 <주관심분야 : 반도체>. (343).

(8)

수치

그림 1. 본 연구를 위한 (a) 일반적인 무분극 GaN LED 의 에피구조, (b) p-GaN spacer층 및 QB 구조 를 갖는 무분극 GaN LED 에피구조 및 (c) 소면 적 lateral형 무분극 GaN LED의 3차원 조감도 Fig
Table 1. Material parameters of III-Nitrides for the simulation. 모델, 온도와 전류밀도에 따른 전류주입과의 관계를 유도하는 Shockley's diode 모델, 발광파장과 각각의 에피층 간 굴절율의 관계를 유도한 1차 Sellmeier 방정식 및발광파장과 케리어 도핑농도에 따른 결정되는 흡수율등을 적용하였다. ×  ×  exp∝ (1)
Fig. 2. Calculated energy-band diagrams and radiative recombination rate results of two types of epitaxial layers by current injection.
그림 4. 두가지 형태의 다른 에피구조를 갖는 무분극 GaN LED의 전기적/광학적 특성분석 결과 Fig. 4. Calculated electrical/optical characteristics results

참조

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