질화물 반도체 기반 무분극 발광다이오드 구조성장 및 물성연구

Abstract

본 논문에서는 몇 가지 근본적인 접근을 통해 질화물계 기반의 무분극 발광다이오드의 특성을 향상시키기 위한 연구를 진행하였다.

첫 번째로, 발광소자의 동작은 기반 반도체 물질의 고품위 성장과 밀접한 관계를 가지고 있으므로, 고품위 a면 GaN 박막을 r면 사파이어 기판위에 성장하는 기술들에 대한 연구를 수행하여 선결함 밀도를 1010 cm-2에서 107 cm-2 까지 감소시키는데 성공하였다. 두 번째로 무분극과 분극 InGaN 양자우물 발광구조에서 광학적 특성에 대한 연구를 진행하여 무분극 구조가 초록색 광원의 구현에 있어 높은 가능성을 가지고 있음을 확인하였으며, 디스플레이 후면발광체로의 응용에 유리한 선형 편광 특성과 탄소나노튜브 도포를 통한 효율 증가 현상을 확인하였다. 세 번째로 분극과 무분극 InGaN 양자우물구조에서의 우물장벽의 외부 전기장에 대한 의존성 연구를 접합과도용량분광법을 통해 수행하였다. 이 연구를 통해 무분극 구조에서 운반자넘침현상을 제어하여 소자의 동작 특성을 향상시킬 수 있음을 증명하였다. 마지막으로 무분극 발광다이오드를 제작하여 소자 특성을 통해 292 mA의 높은 주입전류에서 11.4 %의 매우 낮은 효율손실을 나타내는 고효율 소자의 제작에 성공하였으며 이러한 특성들은 현재 발광다이오드가 가지고 있는 단점을 개선하여 다양한 발광소자 응용분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다.