목차

그림 1-1. 반도체 격자상수에 따른 밴드갭
그림 1-2. 다양한 분에에 사용되는 질화물계 반도체
그림 1-3. GaN의 이종 접합 구조 및 발광 다이오드의 비발광 재결합
그림 1-4. GaN 내 결함에 의한 깊은 준위를 통한 터널링 전류
그림 1-5. GaN 기반의 발광 다이오드 내 접합온도
그림 1-6. GaN 성장 시 형성되는 관통전위로 인한 V-형태의 3차원 표면결함
그림 1-7. 질화물계 반도체의 제너 항복 현상 메커니즘
그림 1-8. 질화물계 반도체의 아발란치 항복 현상 메커니즘
그림 1-9. 정상 발광 다이오드 및 항복 현상 이후의 발광 다이오드 특성
그림 1-10. 항복 현상 이후의 표면 이미지 (a) 국부적 항복, (b) 완전 항복
그림 1-11. 평판형 구조 제작으로 인한 제작 공정 간략화
그림 1-12. Transfer 공정 시 단차 차이로 인한 안정성 해소
그림 1-13. 회로 내 커패시터를 이용하여 전류 흐름 제어를 통한 교류 구동
그림 2-1. MOCVD를 이용한 박막 성장 원리
그림 2-2. GaN 기반의 발광 다이오드 구조 (a) 기존의 메사 구조 (b) 본 연구에서 설계한 평판형 구조
그림 2-3. 광학 현미경 이미지
그림 2-4. 주사 전자 현미경 이미지
그림 2-5. 투과 전자 현미경 이미지
그림 2-6. 266nm laser 포토루미네센스 시스템
그림 2-7. 전계 루미네센스 시스템 (a) probestate, (b) semiconductor parameter analyzer, (c) oscilloscope, (d) source meter, function generator
그림 2-8. (a) 라만 분광 분석 시스템, (b) 라만 산란의 원리
그림 2-9. High Resolution X-Ray Diffractometer 이미지
그림 2-10. 국부적 항복 현상 발생 이후, 전도성 채널 형성 모식도
그림 3-1. 정상 및 항복현상이 발생된 발광 다이오드의 특성
그림 3-2. 정상 및 항복현상이 발생된 발광다이오드와 그의 발광 이미지 (a) 정상 발광 다이오드, (b) 국부적 항복현상, (c) 완전 항복현상
그림 3-3. (a) 정상 발광 다이오드, (b) 역방향 주입조건 하 점발광 현상, (c) V-형태 표면결함, (d) V-형태 표면 결함이 있을 경우, 밴드 다이어그램
그림 3-4. (a) 정상 발광다이오드, (b) 정상 발광 다이오드에서의 항복현상, (c) V-형태 표면 결함이 있는 발광 다이오드 및 그의 항복현상 (d)
그림 3-5. 정상 및 V-형태 표면결함이 있는 경우의 응력 분석
그림 3-6. V-형태 표면결함의 내 위치에 따른 응력 상테 분석
그림 3-7. V-형태 표면 결함의 크기에 따른 응력 상태 분석
그림 3-8. 투과 전자 현미경을 이용한 V-형태 표면 결함 구조 분석 (a) Top view, (b) 표면 결함의 단면 구조, 영역 A 확대 이미지 (c), 영역 B 확대 이미지 (d)
그림 3-9. 발광 다이오드 내 V-형태 표면결함의 개수 (a), (b) 및 크기 (c), (d)에 따른 역방향 누설, 항복 특성 분석
그림 3-10. 온도에 따른 항복전압 특성
그림 3-11. 항복 유도 전도성 채널의 표면의 광학 현미경 이미지 (a), 주사 전자 현미경 이미지 (b)
그림 3-12. 항복 유도 전도성 채널이 형성된 발광 다이오드의 단면 (a) 이미지에서 1 (b), 2 (c), 3 (d) 영역에서의 확대된 투과 전자 현미경 이미지
그림 3-13. 영역 2에서 Ga, Sn, In, N원자에 대한 EDX 매핑 및 In원자의 line-scan
그림 3-14. 발광 다이오드 내 항복 유도 전도성 채널의 형성 모식도
그림 3-15. ITO 및 전극에 형성된 항복 유도 전도성 채널의 저항 분석
그림 3-16. 항복 유도 전도성 채널의 형성 위치(a) ITO, (b) 전극에 따른 주사 전자 현미경을 이용한 EDS 분석 및 이미지
그림 3-17. InGaN 활성층 온도 변화에 따른 발광 다이오드 발광 스펙트럼 및 반치폭 변화 (삽입그림)
그림 3-18. HR-XRD를 통한 InGaN 활성층 온도 변화에 따른 발광 다이오드의 구조 분석 및 In 조성 확인 (삽입그림)
그림 3-19. InGaN 활성층 조성 변화에 따른 항복 유도 전도성 채널의 저항 특성
그림 3-20. 2 인치 LED 웨이퍼에 대한 (a) 국부적 항복 발생 전압 및 (b) 항복 유도 전도성 채널의 저항에 대한 분포 특성
그림 4-1. 국부적 항복 현상을 발생시키는 I-V 특성과 이를 이용하여 평판형
p-p* LED의 제작공정에 대한 개략도
그림 4-2. 메사 구조 n-p LED와 평판형 p-p* LED의 전류-전압 (I-V) 및 전류-광출력 (I-L) 특성
그림 4-3. ITO 및 전극에 항복 유도 전도성 채널이 형성된 경우의 평판형 p-p* LED의 저항 특성
그림 4-4. 활성층 내 In 조성에 따른 평판형 p-p* LED의 전류-전압 (I-V) 특성과 In 조 성에 따른 전도성 채널의 저항 (삽입그림)
그림 4-5. 85 oC, 100 mA인가 시 n-p LED와 p-p* LED의 수명 테스트
그림 4-6. 85 oC, 100 mA인가 시 n-p LED (a)와 p-p* LED (b)의 수명 테스트
그림 4-7. 메사 구조의 n-p LED와 평판형 p-p* LED의 전류-외부양자효율 (a)와 전류-전력변환 효율 분석
그림 4-8. 메사 구조의 n-p LED와 평판형 p-p* LED의 구동 이미지
그림 4-9. 크기에 따른 메사 구조의 n-p LED 및 평판형 p-p* LED 구조에 대한 개략도 및 마스크 이미지
그림 4-10. 메사 구조의 n-p LED와 평판형 p-p* LED 크기에 따른 전기적 특성 분석 (a) 400X400 μm2, (b) 200X200 μm2, (c) 100X100 μm2, (d) 50X50 μm 2
그림 4-11. 메사 구조의 n-p LED와 p-p* LED의 크기별 전류 밀도에 따른 출력 효율
그림 5-1. 국부적 항복현상을 이용한 평판형 교류용 p*-p* LED를 형성하기 위한 전류-전압 곡선 (a)과 제작 공정 개략도 (b)
그림 5-2. 국부적 항복현상을 이용한 평판형 교류용 p*-p* LED의 작동 원리
그림 5-3. 평판형 교류 p*-p* LED의 전류-전압 (I-V) 및 전류-광출력 (I-L) 곡선
그림 5-4. 평판형 교류 p*-p* LED의 구동 메커니즘을 위한 모식도
그림 5-5. 펄스 주입 시, 시간에 따른 교류용 p*-p* LED의 전계 발광
그림 5-6. 기존의 n-p LED와 평판형 교류용 p*-p* LED의 주파수 1 Hz (a), 10 Hz (b), 100 Hz (c) 및 1KHz (d)에 따른 광출력 변화
그림 5-7. p-p* LED의 불균일한 항복 유도 전도성 채널의 전류-전압 곡선 (a), 및 시간에 따른 전계발광세기 (b)에 의한 플리커 현상
그림 5-8. 항복 현상 발생 이후, 발광 개시 전류 제어 기술 (a) 추가적인 전압 인가, (b) 열처리 공정에 의한 전류-발광 세기 곡선
그림 5-9. 추가 전압 인가 방식에 따른 전류-광세기 (a) 및 시간에 따른 광세기 변화 (b)
그림 5-10. 추가 전압 인가 방식에 따른 항복 유도 전도성 채널의 금속 원자 재배치에 대한 p-p* LED의 단면 개략도
그림 5-11. 주파수에 따른 교류 주입 하 인가 전압 및 발광 세기
그림 5-12. 주파수에 따른 교류 p1*-p2* LED의 발광 이미지 (a) 10 Hz, (b) 100Hz, (d) 1 KHz
그림 5-13. 85 oC, 40 mA인가 시 교류용 p*-p* LED의 수명 테스트
그림 5-14. 85 oC, 70 mA인가 시 교류용 p*-p* LED의 수명 테스트