InGaN/GaN 발광다이오드의 광전지 특성을 이용한 이상계수 및 캐리어 재결합-탈출 비율에 대한 연구

Abstract

국 문 요 지

본 논문에서는 InGaN/GaN 기반의 발광 다이오드(Light-emitting diodes, LED)의 이상계수(Ideality factor)와 재결합률에 대해서 광전지 특성(Photovoltaic characteristic)을 도입하여 실험을 하고 분석을 하였다. 첫째로, 발광 다이오드의 이상계수는 전류-전압 특성으로부터 얻을 수 있다. 그러나 높은 전압에서 직렬저항에 영향을 많이 받으므로 정확한 이상계수는 측정할 수 없다. 반면에 광학적인 측정법을 사용하면 직렬저항효과가 무시된다. 그러므로 광전지 특성을 사용하여 이상계수를 추출하였고, 기존의 이상계수와 비교 분석하였다. 실험 결과를 통하여 전기적 방법으로 구한 이상계수의 값보다 광학적 방법으로 구한 이상계수의 값이 더 작은 것을 알게 되었다. 둘째로, 활성층 안에서 캐리어(Carrier)의 재결합률과 탈출률의 비율에 대하여 분석하였다. 양자우물에만 캐리어를 여기 시키기 위해 선택적 공진 여기(Selective resonant excitation)를 사용하였다. 여기 된 캐리어는 다시 재결합하여 빛으로 방출하거나 양자우물에서 탈출하여 전류로 흐르게 되므로 광루미네선스, 광전류를 각각 측정하였다. 극저온에서는 활성층 내의 결함에 의한 영향이 제거된다. 결함에서의 비발광 재결합을 줄이기 위해 저온냉각장치(Cryostat)를 사용하여 저온 광루미네선스 실험을 수행하였다. 실험결과로 발광재결합률-탈출률의 비율로 양자우물의 유효 부피를 추측하였다. 본 연구를 통해서 발광 다이오드의 양자우물을 분석하였다. 광학적 측정법의 이상계수로 정확한 캐리어 재결합 기구를 찾고, 양자우물의 발광 재결합-탈출 비율을 분석하여 양자우물의 유효 부피를 추측하여 발광 다이오드의 특성을 평가하는데 기여하리라 생각한다.