| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 봄 (05/14 ~ 05/15, 구미코) |
| 권호 | 21권 1호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 |
| 제목 | 실리카 나노구조를 이용한 비극성 질화갈륨 기반의 발광다이오드의 전기적 광학적 특성향상 |
| 초록 | 비극성 A-면 GaN 박막 위에 형성된 Ni/Au 전극을 이용하여 전류-전압(I-V) 특성 분석을 실시하였으며, SiO2(실리카) 나노구를 비극성 GaN 기반 발광 다이오드(LED)에 적용하여 광 추출향상에 미치는 영향을 분석하였다. 0.2°, 0.4°, 0.6°의 틸트각도를 가지는 r-면 사파이어 기판 위에 성장된 GaN 박막 위에 형성된 전극의 방향 의존성 및 틸트각도 의존성을 조사하기 위해 transmission line method (TLM) 패턴을 형성하였다. TLM 패턴을 통하여 측정된 I-V 결과, TLM 패턴이 나열된 방향이 m-axis 방향으로 형성되었을 때, 낮은 접촉 저항을 보였으며, 틸트각도가 증가할수록 I-V특성이 열화됨을 알 수 있었다. 전기적 특성과 아울러, 비극성 a-면 발광다이오드의 추출효율을 향상하기 위해 100 nm, 300 nm, 500 nm의 직경을 가지는 실리카 나노구를 스핀 코팅 기법을 통하여 LED 표면 위에 형성하였다. 성장과정 중에 형성된 a-GaN 표면의 V-fit을 따라 실리카 나노구가 잘 함입되었음을 scanning electron microscope 측정을 통하여 관찰 할 수 있었다. 실리카 나노구를 표면에 형성함에 따른 비극성 LED의 광 추출 향상을 조사 하기 위해, Photoluminescence (PL) 측정을 실시하였으며, 서로다른 직경의 실리카 나노구가 표면에 형성된 LED의 PL 세기가 나노구조가 형성되어 있지 않은 일반적인 LED의 PL 세기 보다 5 ~ 48 % 향상된 결과를 보여주었다. 이러한 PL 결과를 이론적으로 분석하기 위하여 V-defect와 실리카 나노구가 포함된 LED 구조를 모델링하여 디자인된 3차원 LED 구조의 finite-difference time-domain (FDTD) 전산모사를 진행하여 LED 발광 향상에 대해 이론적인 접근을 시도하였다. FDTD 전산모사의 결과는 실제 PL 결과와 유사한 결과를 보여주고 있으며, 이는 a-평면 GaN의 표면에 형성된 V-defect와 실리카 나노구가 GaN과 공기 사이의 임계각을 향상시키고 내부로 전반사되는 Fresnel 반사를 줄임으로써, a-면 GaN 기반 LED 내부에서 생성된 광이 공기로 빠져나가는 확률이 증가한 것으로 기인한다. |
| 저자 | 신동수, 김택곤, 한상후, 박진섭 |
| 소속 | 한양대 |
| 키워드 | Nonpolar; GaN; LED; silica |
