KR101936086B1 - 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법 - Google Patents

원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101936086B1
KR101936086B1 KR1020160033186A KR20160033186A KR101936086B1 KR 101936086 B1 KR101936086 B1 KR 101936086B1 KR 1020160033186 A KR1020160033186 A KR 1020160033186A KR 20160033186 A KR20160033186 A KR 20160033186A KR 101936086 B1 KR101936086 B1 KR 101936086B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
atoms
spectrum
electron
electrons
proton
Prior art date
Application number
KR1020160033186A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170109281A (ko
Inventor
정선호
Original Assignee
정선호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 정선호 filed Critical 정선호
Priority to KR1020160033186A priority Critical patent/KR101936086B1/ko
Publication of KR20170109281A publication Critical patent/KR20170109281A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101936086B1 publication Critical patent/KR101936086B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L49/00—
    • H01L49/006—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • H10N99/05—Devices based on quantum mechanical effects, e.g. quantum interference devices or metal single-electron transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체기판에 원자를 심어 만드는 '발광반도체기판'을 설계하고 제조하는 방법에 관한 것이다.
반도체기판에 Ion Implanter 를 사용하여 원자를 심고 전면에 양극을 입히고 후면에 음극을 입힌 다음 양극에 전압을 걸면 음극 전자가 심은 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 궤도전자에 충돌하여 이온화 시키면 궤도전자는 운동에너지를 스펙트럼으로 방사하고 양성자 이온은 인접한 원자에서 이온화되어 운동에너지를 스펙트럼으로 방사하고 자유전자가 되어 양극으로 끌려가는 전자를 잡아 각 궤도로 끌고 왔을 때 음극전자가 충돌하여 다시 이온화 시키면 양성자에게 잡혀 끌려오면서 양성자로부터 받은 운동에너지를 전자가 방사한 것이 스펙트럼이다. 전자가 이온화 될 때 방사한 스펙트럼의 파장을 계산하려면 원자의 최외각에 있는 양성자-전자쌍(P 0 e 0)의 각 궤도에서 회전하는 전자의 속도(v 1)와 양성자까지의 거리(r 1)를 계산하는 제 1 단계;
원자의 최 외각에 있는 양성자-전자쌍(P 0 e 0)의 각궤도속도거리적(v 1 r 1)의 정수(n)배가 되는 위치에서의 전자의 속도(v n )와 양성자까지의 거리(r n ) 및 이온화 전압(V ion )을 계산하여 '각궤도속도거리적 계산표(shell orbit velocity radius product table)'을 작성 하는 제 2 단계;
각궤도속도거리적 계산표와 리드버그 공식을 사용하여 원자에서 '발생 가능 스펙트럼 계산표(possible spectrum table)'을 작성하는 제 3 단계;
각 원자 별로 작성한 '발생 가능 스펙트럼 계산표' 에서 발광반도체에서 발생시킬 스펙트럼을 모아 '스펙트럼 분석표(spectrum profile)(9)'를 작성하는 제 4 단계;
'스펙트럼 분석표' 속에서 읽은 각 스펙트럼이 실제로 발생할 때 양성자이온(P +)이 전자이온(e -)을 잡는 거리(r j )와 전자이온의 속도(v e )를 읽어 스펙트럼을 방사하게 하는 원자 간의 간격과 이온밀집도분석표를 계산하는 제 5 단계;
이온밀집도분석표에서 읽은 최대밀집도(carrier concentration peak)(1)와 최소밀집도(carrier concentration bottom)(2)를 실제로 반도체기판에 심은 이온밀집도분석표(Ion Implant Profile)를 실현하는데 필요한 Ion Implanter 의 에너지와 Dose 를 정하는 제 6 단계;
양극에 심은 원자의 이온화 전압의 10 배 이상 높은 전압을 가하여 원자의 최외각 전자궤도면이 음극전자가 흐르는 방향과 평행이 되게 하는 RCA(Rapid Current Aligning) 공정을 거치게 하는 제 7 단계를 포함한다.
[색인어]
수소가스등(hydrogen gas lamp), 리드버그공식(Rydberg formula), 광자(photon), 스펙트럼(spectrum), 양성자-전자쌍(proton-electron pair), 원자의 이온화 전압, 양성자이온(proton ion), 전자이온(electron ion), 양성자이온이 전자이온을 잡은 직후 형성한 양성자-전자쌍, 각궤도속도거리적 법칙, 밴드 갭이론, 가전자대, 도전대, 원자가전자, 정전기장 분포, 플라스마, 쿠롬력(Coulomb force), 로렌츠 힘 공식, 러더포드(Rutherford) 원자모델, 가우스(Gauss) 법칙, 전기력선(electric flux), n-type 반도체, p-type 반도체, p-n 접합부(junction), 음극(cathode), 양극(anode), 인가 전압, 정공(hole),

Description

원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법{Designing and Manufacturing Devices that Emit Desired Spectrums}
본 발명은 진공관에 주입한 수소에서 스펙트럼이 발생하는 원리를 반도체기판에 심은 원자에 적용하여 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법에 관한 것이다.
기존 LED 제조기술은 예컨대 발광반도체로 알려진 GaN 의 가전자대(Valence Band)에 있는 전자가 도전대(Conduction Band)로 옮겨 가면서 Band Gap Energy 를 스펙트럼으로 방사한다고 한다. 그리고 GaN 의 가전자대에 있는 전자가 Band Gap Energy 를 방사하게 하려면 Mg 를 첨가한 p-type GaN 와 Si 를 첨가한 n-type GaN 를 p-n junction 에서 접합시키고 양극에 전압을 인가하여 GaN 속으로 많은 전류를 흘린다.
그러나 구조적으로 p-n junction 을 통해서 흐르는 전자의 양을 제어하는 방법이 없어서 85%가까이 열 손실이 발생하는 것을 방치할 수 밖에 없는 문제가 있고 또한 발생하는 스펙트럼이 가시광선 영역을 고르게 다 덮지 못하기 때문에 고가의 형광물질로 칩을 덮어야 하는 문제가 있다.
그러한 LED 에 비해서 진공관 속에 주입한 수소에서 스펙트럼을 발생하는 수소가스 등의 경우는
(1) 가열된 음극에서 방출된 음극전자를 5,000V 의 양극전압이 가속하여 한편으로는 수소의 전자궤도면을 음극전자가 흐르는 방향과 일치하게 하면서 다른 한편으로는 음극전자가 수소 원자 속 궤도전자에 충돌하게 하여 궤도전자를 이온화 시키며,
(2) 수소가 이온화 되면 리드버그 공식에 따라 스펙트럼을 방사한다.
이러한 수소 가스등에서 스펙트럼이 발생하는 원리를 반도체기판(4)에 심은 원자(7, 8)에게 적용하려면
(1)반도체기판(4)에 원자(7, 8)를 심고 정면에 양극(5)을 후면에 음극(6)을 입히고 양극(5)에 양극전압을 인가했을 때 음극(6)에서 양극으로 흐르는 음극전자가 한편으로는 원자(7, 8)의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도면을 음극전자가 흐르는 방향과 일치되게 해야 하며 다른 한편으로는 음극전자가 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 궤도전자에 충돌하여 궤도전자를 이온화 시키고
(2) 원자(7, 8)의 최외각 양성자-전자쌍이 그 원자를 구성하는 다른 양성자-전자쌍의 영향을 받지 않고 수소와 같이 독립적으로 거동하므로 이온화되었을 때 수소원자의 경우와 같이 리드버그 공식에 따라 스펙트럼을 방사한다.
(3) 원자(7, 8)의 최외각 양성자-전자쌍이 이온화되면 리드버그 공식에 따라 스펙트럼을 방사한다는 것은 원자(7, 8)가 이온화 되어 생성된 양성자이온(P + )이 인접한 원자에서 이온화된 전자이온(e - ) 가운데 그 속도와 양성자이온으로부터의 거리를 곱한 수치가 이온화되기 전 궤도에서 전자의 속도와 거리를 곱한 각궤도속도거리적의 정수 j 배가 되는 전자만을 잡아 각궤도로 끌고 온 순간 다시 이온화 되어 전자가 각궤도속도거리적의 정수 j 배가 되는 위치에서 양성자이온에게 잡힌 순간부터 각궤도에 도착하는 순간까지 양성자이온에게 끌려오는 동안 양성자에게서 받은 운동에너지를 스펙트럼으로 방사한다.
(4)양성자이온이 전자이온을 먼 곳에서 잡으면 가까운 곳에서 잡은 경우에 비해 방사하는 스펙트럼의 주파수가 높고 파장이 짧으므로 원자의 밀도가 방사하는 스펙트럼의 파장을 좌우한다는 의미가 되므로 LED의 Band Gap 이론과 전혀 다르다.
본 발명은 수소가스등 속에 수소가 스펙트럼을 방사하는 원리를 다른 원자에 적용하여 스펙트럼을 방사하게 하기 위해서 다음과 같은 과제를 해결하여야 했다.
첫째, 수소가스등을 점화 할 때 왜 양극에 5,000V를 인가하는가?
둘째, 가열된 음극에서 방출된 음극전자의 역할은 무엇인가?
셋째, 수소 원자에서 발생하는 스펙트럼을 정확하게 예측하는 리드버그 공식 속에 있는 정수 n 과 j 는 무엇을 의미하는가?
넷째, Ion Implanter를 사용하여 높은 에너지로 반도체기관에 원자를 심을 때 원자가 반도체기판을 구성하고 있는 원자를 치환하거나 화학적으로 결합하지 않도록 하는 방법은 없는가?
다섯째, 음극전자가 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 각궤도에서 회전하는 전자와 충돌할 때 어떤 일이 일어나는가?
여섯째, 반도체 기판의 결정격자(結晶格子) 속에 심겨진 원자는 각각의 양성자-전자쌍이 내는 자기력 선에 의해 격자간격 사이에 고정되어 있기 때문에 원자가 이온화되어 발생하는 스펙트럼 파장이 제한되지 않는가?
일곱째, Ion Implanter 로 반도체 기판에 원자를 심을 때 깊이에 따라 심은 원자의 밀도가 다른 것을 이용하는 방법은 없는가?
여덟째, Ion Implanter 로 반도체 기판에 원자를 심을 때 깊이에 관계없이 일정한 밀도가 유지되어 특정 파장의 스펙트럼을 집중적으로 방사하도록 하는 방법이 없는가?
아홉째, Ion Implanter 로 반도체 기판에 두 가지 이상의 원자를 심어 각각의 원자가 이온화되어 방사한 스펙트럼이 각각 다른 이온화되지 않은 원자에 입사하면 어떤 현상이 일어나는가?
열째, 반도체기판에 형광물질을 도포하지 않고서도 가시광선과 자외선 또는 적외선을 방사하게 할 수는 없는가?
상기한 열 가지 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는;
첫째, 가열된 음극에서 방출된 음극전자가 5,000V 의 높은 양극전압으로 가속되어 양극으로 흐르면 공식
Figure 112016500960898-pat00001
에서 볼 수 있는 것 같이 전류 I가 되어 흐르므로 그 주변에 강한
Figure 112016500960898-pat00002
필드가 생겨 원자의 전자궤도면에 힘을 가하여 음극전자가 흐르는 방향에 평행으로 세우면 음극전자가 궤도전자와 충돌하여 궤도전자의 운동에너지를 증가 시킨다. 이 때 음극전자의 속도가 궤도전자가 궤도를 회전하는 속도와 같거나 크면 궤도전자가 이온화 된다. 다시 말해서 양극에 5,000V 의 높은 전압을 가하는 이유는 음극전자의 속도를 가속하여 진공 유리관 속에 흩어져 있는 수소의 전자궤도면을 음극전자가 흐르는 방향에 평행이 되게 하면서 동시에 음극전자가 궤도전자와 충돌하여 궤도전자를 이온화시키기 위한 것이다.
둘째, 가열된 음극에서 방출된 음극전자의 역할은 수소의 전자궤도면을 음극전자가 흐르는 방향으로 세우면서 궤도전자에 충돌하여 궤도전자를 이온화시키는 것이다. 도 3 에서 예시한 ALES(Atomic Light Emitting Substrate) Chip 의 구조도와 같이 Ion Implanter 를 사용하여 Silicon 기판(4)에 B 원자(8)와 As 원자(7)를 심고 양극(5)과 음극(6)을 만들면 심겨진 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도면이 각각 다른 방향을 하고 있을 것이다.
음극과 양극 사이 간격이 약 20mm 인 수소 가스등에서 5,000V 를 양극에 걸어 가열된 음극에서 방출된 음극전자를 가속하여 빠른 속도로 양극으로 흐르게 하여 수소의 전자궤도면이 흩어져 있던 것을 음극전자가 흐르는 방향으로 정렬시키면서 음극전자로 하여금 수소의 궤도전자와 충돌하여 이온화 시킨 것과 같은 현상이 ALES Chip(도 3)에서 발생하도록 하기 위해서 음극(6)과 양극(5) 사이 간격이 예컨대 500㎛ 인 ALES Chip 의 양극에 B 원자의 이온화 전압의 10 배 이상이 되는 예컨대 100V 의 전압을 걸어 B 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도면이 음극전자가 흐르는 방향과 일치하게 하는 RCA(Rapid Current Aligning) 공정을 거친다. ALES Chip 을 동작시킬 때는 양극에 B 원자의 이온화 전압보다 약간 높은 10~20V 만 걸어 반도체기판에 심겨진 B 원자가 이온화되게 하며 ALES Chip 속에 흐르는 음극전자의 수가 ALES Chip 에서 소모되는 전력을 좌우하므로 가급적 저항도가 높은 반도체기판을 사용하여 ALES Chip 의 발광효율을 높인다. 만약 반도체기판에 심은 원자의 수에 비해 너무 많은 음극전자가 흐르는 경우에는 다음 쪽에서 예시한 R1 (Limiting Resistor)을 직렬로 연결한다.
Figure 112016500960898-pat00003
ALES Chip 에서 발생하는 스펙트럼의 양을 감소시키지 않는 R1 값을 측정한 다음 저항도가 그만큼 높은 반도체기판으로 바꾼 다음 R1 을 제거하지만 만약 그런 저항도를 가진 반도체 기판을 구하지 못하는 경우에는 R1 을 사용하여 ALES 의 발광효율을 극대화 한다.
셋째, Rutherford 원자모델에 Gauss 법칙을 적용하면 모든 원자는 원자번호와 같은 수의 전기적으로 중성인 양성자-전자쌍으로 구성되어 있으며 각각의 원자의 최외각 양성자-전자쌍에서 궤도를 회전하고 있는 전자는 크기가
Figure 112016500960898-pat00004
인 전위차 우물 속에 갇혀 속도
Figure 112016500960898-pat00005
으로 궤도를 회전하고 있다. 그러므로 궤도전자가 이온화 된다는 것은 궤도전자가 외부로부터 에너지를 받아 전위차우물에서 벗어나는 것을 의미한다.
예컨대 수소의 이온화 에너지는
Figure 112016500960898-pat00006
이므로 수소의 각궤도를 회전하고 있는 궤도전자의 속도는 식
Figure 112016500960898-pat00007
에서 계산할 수 있으며 수소의 부피는
Figure 112016500960898-pat00008
에서 계산할 수 있다.
위에 있는 'First Electron Ionization Energy 표' 와 아래에 있는 '원자번호에 따른 원소의 부피를 나타내는 그림'을 보면 원소의 최외각 양성자-전자쌍의 반경도 이온화 에너지의 함수가 되어 주기적으로 변한다는 것을 알 수 있다.
Figure 112016500960898-pat00010
다시 말해서 수소의 이온화 에너지가 수소의 궤도에서 회전하는 전자의 속도와 궤도의 반경을 결정하듯 다른 원자의 이온화 에너지는 그 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 궤도에서 회전하는 전자의 속도와 반경을 결정한다는 것을 알 수 있다. 그러므로 수소가 이온화되어 방사하는 스펙트럼의 파장을 수소의 이온화 전압으로 계산한 각궤도속도거리적을 근거로 리드버그 공식이 그 원자가 이온화 되어 방사하는 스펙트럼의 파장을 예측하듯 다른 원자의 경우도 리드버그 공식을 사용하면 그 원자의 이온화 전압으로부터 그 원자의 최외각 양성자-전자쌍이 이온화되어 방사하는 파장도 예측할 수 있다. 다시 말해서 원자의 최외각 양성자-전자쌍은 양성자와 전자가 하나씩 밖에 없는 수소 원자와 같이 거동한다는 의미가 된다.
특히 반도체기판에 심은 원자의 최외각에 있는 양성자-전자쌍을 이온화시키는 전압은 다음 쪽에 있는 'Ionization Potential 표' 에서 볼 수 있는 바와 같이 두 번째 전자를 이온화 시키는데 필요한 전압보다 절반 이하라는 사실에 비추어 볼 때 반도체기판에 심어 스펙트럼을 발생시키고자 하는 원자의 경우 최외각에 있는 양성자-전자쌍 이외의 양성자-전자쌍의 이온화 전압은 고려할 필요가 없음을 알 수 있다.
Figure 112016500960898-pat00011
그러므로 반도체 기판 속에 심은 원자의 최외각 양성자-전자쌍은 그 원자속에 있는 다른 양성자-전자쌍의 영향을 받지 않고 그 원자의 첫 이온화 전압을 좌우하며 그 원자의 부피를 결정한다. 따라서 반도체 기판에 심은 원자가 이온화되면 어떤 스펙트럼을 발생할 수 있는가를 알려면 수소에서 발생 가능한 스펙트럼을 예측하는 리드버그(Rydberg) 공식을 반도체 기판에 심겨진 원자의 최외각 양성자-전자쌍에 적용하면 된다. 예컨대 B 원자에서 발생 가능한 스펙트럼 Profile 은 수소에서 발생 가능한 스펙트럼을 계산하는 방식에 따라 다음 쪽에 있는 표와 같이 계산하였다.
Figure 112016500960898-pat00012
위에 있는 표에서 읽을 수 있는 것은
(1) 심겨진 원자의 이온화 전압에서 그 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도에서 회전하는 궤도전자의 속도와 궤도 반경을 계산하며
(2) 파장이 150.9nm 인 스펙트럼 B(1, 10)은 양성자가 거리 8.6771nm 인 위치에서 전자를 잡아 반경이 0.86771nm 인 각궤도에서 이온화되었을 때 발생한 스펙트럼이라는 것과 이 경우 심겨진 B 원자 사이의 간격은 8.59nm 이고 밀도는 1.5775E+ 18 atoms/cm3 임을 알 수 있다.
(3) 그와 같이 반도체기판에 심겨진 원자에서 발생하는 스펙트럼의 파장은 심겨진 원자의 밀도에 따라 결정된다. 다시 말해서 최외각 양성자-전자쌍이 이온화되어 생성된 양성자이온은 인접한 원자의 최외각 양성자-전자쌍이 이온화된 후 운동에너지를 스펙트럼으로 방사한 다음 자유전자가 된 전자이온을 잡은 위치가 각궤도속도거리적이 j 가 되는 곳이 되기 때문이다.
(4) 양성자이온이 잡을 수 있는 전자이온은 그 전자이온이 양성자이온으로부터의 거리
Figure 112016500960898-pat00013
와 그 전자이온의 속도가
Figure 112016500960898-pat00014
가
Figure 112016500960898-pat00015
을 만족시켜야 하는데 음극에서 방출된 전자는 양극 전압으로 말미암아 가속되어 속도가 너무 빨라져 있어서 잡을 수 없으므로 인접한 원자가 이온화될 때 생성되어 가속을 받기 시작한 전자이온이다.
(5) 따라서 반도체 기판에 심겨진 원자가 발생하는 스펙트럼은 그 원자가 이온화되어 생성된 양성자이온이 잡을 수 있는 전자이온을 공급하는 인접한 원자까지 거리
Figure 112016500960898-pat00016
가 결정하므로 반도체 기판에 원자를 심을 때 심겨진 원자의 밀도가 결정한다. 그러므로 반도체 기판에 심은 원자가 발생하는 스펙트럼은 원자를 심는 Implant profile 에 의해 결정된다는 것.
(6) 심은 발광원자가 가운데 이온화되지 않은 원자는 인접한 원자에서 방사한 스펙트럼이 입사하면 다음 쪽에 있는 공식에 의해 입사주파수 ω 를 변조한다.
Figure 112016500960898-pat00017
위 식에서 ω0 는 B 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자의 궤도회전 주파수 임. Silicon 기판에 심은 B 원자에서 발생 가능한 스펙트럼은 B 원자가 이온화되어 발생하는 스펙트럼과 함께 이온화되지 않은 B 원자가 이온화되어 발생된 스펙트럼을 변조한 스펙트럼이 아래 표에서와 같이 함께 방사된다.
Figure 112016500960898-pat00018
전 쪽의 표에서 파장이 150.9nm 인 스펙트럼 Boron(1, 10)은 이온화되지 않은 Boron 원자에 입사하여 261.664nm 와 58.777nm 의 스펙트럼으로 변조된다.
넷째, 원자를 이온화 하여 반도체기판에 Implanter 를 사용하여 높은 에너지로 투사하면 양성자가 남아서 반도체기판에 투사되므로 양성자가 직접 반도체 격자 속으로 투사되는 것으로 생각하기 쉬우나 원자가 전자 하나를 잃었다고 하나 나머지 양성자-전자쌍 가운데 최외각 양성자-전자쌍은 아래 그림에서 표현한 바와 같은 일종의 magnetic dipole antenna 와 같이 전자궤도를 중심으로 자기력 선이 사방에 방사선과 같이 뻗어나 있으므로 양성자가 직접 반도체 기판의 격자를 구성하는 원자와 충돌한다고 볼 수 없다.
Figure 112016500960898-pat00019
더구나 발광반도체로 알려진 반도체 기관의 경우 가전자대에 8 개의 양성자-전자쌍이 한 묶음이 되어 중심에 강한 자기력 선이 집중되어 있으므로 실제로는 기판의 격자 속에 있는 강한 자기력 선과 투사되는 원자의 자기력 선끼리 먼저 충돌하게 된다. 아래 도표는 원자번호 순으로 가전자대에 있는 양성자-전자쌍의 수에 따라 이온화 에너지와 부피의 변화를 계산하여 기록하였다. 다음 쪽에 있는 표에서 보면 가전자대에 양성자-전자쌍의 수가 1 일 때 부피가 제일 크고 이온화 에너지가 가장 낮은데 반하여 가전자대에 있는 양성자-전자쌍의 수가 8 개로 꽉 차면 부피가 가장 작아지고 이온화 에너지는 제일 크다.
이는 가정자대에 양성자-전자쌍의 수가 8 개로 꽉 차있는 반도체의 격자 속에 있는 자기력 선의 수가 가장 많고 강하다는 사실을 의미하며 높은 에너지로 반도체기판에 이온을 쏘더라도 전자 또는 원자핵이 서로 충돌하기 전에 자기력 선이 먼저 충돌하여 충격을 완화한다는 것을 의미한다.
Figure 112016500960898-pat00020
그러므로 전자끼리 먼저 충돌한 다음 원자핵끼리 충돌하여 반도체 기판을 구성하는 격자를 파괴하거나 원자를 치환하여 화학적 결합을 한다는 기존의 임플란트 이론은 원자가 양성자-전자쌍인 magnetic dipole antenna 라는 Rutherford 원자모델과 배치된다.
다시 말해서 반도체 기판을 구성하는 반도체 복합물은 가전자대가 8 개의 양성자-전자쌍으로 꽉 차있는 격자 구조로 되어있어서 격자 사이에 강한 자기력 선이 있을 뿐만 아니라 발광원자의 최외각 양성자-전자쌍도 궤도전자가 빠른 속도로 회전하면서 발생하는 자기력선과 상호작용하여 투사되는 발광원자의 운동을 정지시키므로 반도체 기판을 구성하는 원자와 충돌하여 치환하거나 화학적 결합을 하지 않고 격자 사이에 떠있을 가능성이 높다.
다섯째, 음극전자가 원자의 각궤도에서 회전하는 궤도전자와 충돌하면 당구 공이 충돌한 공의 운동에너지를 전달받아 운동에너지가 증가하듯이 궤도전자의 운동에너지가 음극전자의 운동에너지만큼 증가한다. 만약 음극전자의 속도가 원자의 궤도전자가 회전하는 속도와 같거나 커서 궤도전자를 전위차우물에서 벗어나게 하면 궤도전자가 이온화하여 운동에너지를 스펙트럼으로 방사하고 이온화 된다.
여섯째, 수소가스등에서 수소 원자는 진공 유리 관 속에 있어 전자궤도면이 고정되어 있지 않으나 반도체기판 속에 심겨진 발광원자는 반도체 격자 속에서 강한 자기력 선에 의해 위치가 고정되어있다. 그러므로 수소가스등을 점화하려면 매번 5000V 의 고압을 양극에 걸어주어 수소원자의 전자궤도면을 음극전자가 흐르는 방향에 평행이 되게 하면서 음극전자가 궤도전자와 충돌하여 궤도전자가 이온화되게 해야 하지만 반도체 기판에 심은 발광원자의 경우는 발광원자가 격자 속에 있는 강한 자기력 선에 잡혀 고정되어 있으므로 RCA(Rapid Current Aligning) 공정으로 발광원자의 최외각 전자궤도면을 음극전자가 흐르는 방향에 평행이 되게 정렬을 시킨 후에는 그 자리에 고정되어있으므로 낮은 가동전압을 걸어도 음극전자가 발광원자를 이온화시키므로 심겨진 발광원자의 밀도 분포에 따라 정해진 스펙트럼을 방사할 것이다.
일곱째, Ion Implanter 를 사용하여 원자를 반도체 기판에 심는 경우 Aluminum 원자를 6H-SiC 기판에 심은 도 2 의 예에서 보면 심는 에너지와 Dose 에 따라 기판 속에 심은 원자의 밀도 분포가 다르다. 예컨대 1MeV 의 에너지와 Dose 3E+13 으로 Al 원자를 6H-SiC 기판에 심은 경우 깊이 0.9㎛ 에서 밀도 peak(1)가 1E+18 cc/cm3 이고 밀도 bottom(2)은 2E+16 cc/cm3 이다. 다시 말해서 기판 표면으로부터 1.4㎛ 깊이에 이르기 까지 원자의 밀도가 같지 않고 변하는 상태에서 원자가 이온화되면 리드버그 공식 속에 있는 정수 n 과 j 의 의미를 풀이한 아래의 도표에서 원자의 밀도분포에 따라 어떤 스펙트럼이 방사되는지를 알 수 있다.
Figure 112016500960898-pat00021
위 도표에서 보면 심겨진 Al 원자의 밀도가 5.920E+17 cc/cm3 에서 1E+18 cc/cm3 인 구간에서는 스펙트럼 Al(1, 10)이 209.2nm 의 파장으로 방사되어 이온화되지 않은 Al 원자에 입사하여 616.871nm 의 파장과 89.451nm 의 파장으로 변조되며 밀도 bottom 이 2E+16 이므로 스펙트럼 Aluminum (1, 17)까지 방사되어 629.201nm 와 89.201nm 로 변조된다는 것을 읽을 수 있다. 이것은 Al 원자를 심은 ALES 에서 적색 광선이 방사되는 것을 의미한다.
여덟째, ALES 에서 방사한 스펙트럼이 위에서 예시한 바와 같이 넓은 스펙트럼 영역으로 분산하지 않고 특정한 파장의 스펙트럼으로 집중적으로 방사하게 하려면 아래에 있는 그림에서 보여준 한 예와 같이 처음에는 높은
Figure 112016500960898-pat00022
에너지로부터 시작해서 점차 낮은 에너지로 발광원자를 심어 밀도 peak 가 깊이까지 균일하게 유지 되도록 심으면 1E+20 cc/cm3 의 밀도가 기판 표면에서 0.6㎛ 깊이까지 유지되므로 파장이 215.8nm 인 스펙트럼 Aluminum(1, 5)이 이온화된 원자에서 방사하여 이온화되지 않은 Aluminum 원자에 입사할 것이므로 ALES 는 566.282nm 의 녹색 빛을 낼 것이다.
만약 311.9nm 의 UV Spectrum 을 방사하게 하려면 ALES(B, B, B)를 Co 원자를 Doping 한 YAG 로 덮으면 된다.
Figure 112016500960898-pat00023
Figure 112016500960898-pat00024
아홉째, ALES 에 여러 종류의 원자를 제일 가벼운 원자로부터 시작해서 원자의 무게 역순으로 심으면 각각의 원자가 이온화되어 방사한 스펙트럼이 이온화되지 않은 여러 가지 원자에 입사하여 변조될 것이므로 많은 수의 스펙트럼이 매우 다양하게 방사할 것이다.
Figure 112016500960898-pat00025
그리고 위에 있는 Projected Rage Table 에서 두 가지 이상의 다른 원자의 밀도 peak 가 중첩되지 않도록 심는 방법을 알아낼 수 있을 것이다. 그러면 각기 이온화 되어 발생한 스펙트럼이 이온화되지 않은 다른 종류의 원자에 의해서 변조될 것이므로 스펙트럼 분포가 discrete 하지 않고 continuous 하게 될 것이다.
열째, (1) 반도체기판에 형광물질을 도포하지 않고서도 가시광선을 방사하게 하는 예:
예컨대 300keV 로 Boron 원자를 심으면 Rp 가 0.699㎛ 이고 퍼짐(ㅿ Rp)이 O.101㎛ 인데 Arsenic 원자를 같은 300keV 로 심으면 Rp 가 0.152㎛가 되고 퍼짐이 0.058㎛ 여서 같은 면에 심어도 반도체 기판 속에서 두 가지 원자가 심하게 섞이지 않을 것이므로 방사하는 스펙트럼 분포를 아래 분석표와 같은 효과를 거둘 수 있다.
Figure 112016500960898-pat00026
이 경우 형광물질을 도포하지 않고서도 가시광선이 방사한다.
(2) IR Spectrum 을 YAG 없이 방사하게 하는 한 예: ALES(B, Ba)
Figure 112016500960898-pat00027
(3) Visible Spectrum 을 YAG 없이 방사하게 하는 한 예: ALES(B, Mo)
Figure 112016500960898-pat00028
본 발명의 효과를 LED 와 비교하여 아래 도표에 요약하였다.
Figure 112016500960898-pat00029
다시 말해서 발명에 의한 ALES(Atomic Light Emitting Substrate) 는, 수소가스등에서 가스 상태에 있는 수소원자의 전자궤도면이 음극전자가 흐르는 방향과 일치하지 않기 때문에 이온화되지 않는 것을 양극에 5,000V 의 높은 전압을 가하여 음극전자를 빠른 속도로 흐르게 하여 수소원자의 전자궤도면이 음극전자가 흐르는 방향으로 정렬하게 하여 수소원자의 궤도전자에 음극전자가 충돌하여 궤도전자를 이온화시켜 스펙트럼이 발생하는 원리를 반도체 기판에 심은 발광원자에게 재현하게 하기 위하여, 한편으로는 반도체 기판에 발광원자를 심은 후 발광원자의 이온화 전압의 5 내지 10 배의 전압을 양극에 거는 RCA 공정을 거치게 하여 발광원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도면이 음극전자가 흐르는 방향에 평행이 되도록 정렬하여 고정시킬 수 있다.
다른 한 편으로는 원자의 최외각 양성자-전자쌍은 그 원자를 구성하는 다른 양성자-전자쌍의 영향을 받지 않고 수소 원자와 같이 행동하기 때문에 반도체 기판에 심겨진 원자가 이온화될 때 발생하는 스펙트럼도 수소 스펙트럼을 예측하는 리드버그 공식을 적용할 수 있다.
그러므로 리드버그 공식을 사용하면 심은 원자의 이온화 전압으로부터 심은 원자의 밀도분포에 따라 어떤 파장의 스펙트럼이 발생하는지를 알려주는 Implant Profile 을 계산할 수 있고 원하는 스펙트럼을 발생하게 하는 밀도를 읽어 반도체 기판 속에 실현하면 원하는 스펙트럼을 발생하는 ALES 가 된다.
이 때 반도체 기판의 Resistivity 를 ALES 칩을 통해 흐르는 음극전자의 수가 칩 속에 심겨진 발광원자를 이온화시키는 값으로 제한하여 음극전자가 열로 손실되는 것을 원천적으로 배제하면 100%에 가까운 발광효율 달성이 가능하다.
특히 미국 정부가 집계한 통계에서 사용전력의 18%가 조명용 전력이란 점을 고려할 때 한국의 경우 소요 전력 7,000 만 kW 에서 18%의 15 분지 14 이상이 절감될 것이므로 1,000 만 kW 이상의 전력을 절감하여 원자력발전소 10기 이상을 건설하지 않게 할 것이다.
또한 ALES 를 적용할 수 있는 다른 시장으로 우선은 DUV LED 로부터 시작하여 기존 LED 전반에 걸쳐 전력 낭비를 줄이게 할 것이며 Pump integrated LASER 및 Pump Integrated Doped Fiber Amplifiers 로 발전할 수 있을 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자발광기판의 설계공정 흐름도,
도 2 는 다른 Ion Implant Profile 사례에서 cc peak(1), cc bottom(2) 및 implant depth(3)를 정의하는 방법을 설명하는 그림
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자발광기판의 구조도
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원자발광기판에 B 원자와 As 원자를 심었을 때 각 원자의 스펙트럼분석표(Spectrum Profile)에서 밀도 peak(1)와 밀도 bottom(2)를 읽어 각각의 원자가 이온화되어 발생하는 스펙트럼이 이온화되지 않은 다른 스펙트럼에 연쇄적으로 입사하여 발생하는 스펙트럼과 음극과 양극을 구성하는 Ti 원자에 반사하는 스펙트럼 가운데 가시광선만을 모아 원자발광기판에서 나오는 가시광선을 예측하는 방법을 설명하는 그림
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따르면,
본 발명을 가능하게 한 새로운 발견[원자의 최외각에 있는 양성자-전자쌍(P 0 e 0)의 각궤도면이 양극으로 흐르는 음극전자의 방향과 일치할 때 궤도전자에 음극전자가 충돌하여 그 원자가 이온화 시킨다]에 따라 반도체기판에 Ion Implanter 를 사용하여 원자를 심고 전면에 양극을 후면에 음극을 입히는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견[Ion Implanter 로 반도체기판의 격자 속에 심은 원자는 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도면이 음극전자가 흐르는 방향과 어긋날 경우 궤도전자에 충돌하여 이온화시키지 못한다는 사실]이 양극에 원자의 이온화 전압의 10 배 이상 되는 전압을 걸어 음극전자를 빠르게 흐르게 하는 RCA(Rapid Current Aligning)공정을 거치게 하여 한 편으로는 원자의 최외각 양성자-전자쌍(P 0 e 0)의 전자궤도면이 음극전류가 흐르는 방향과 일치하게 고정시키고 다른 한 편으로는 음극전자가 궤도전자에 충돌하여 원자가 이온화 되게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의제 3 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견 [모든 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 궤도전자의 속도와 궤도 반경은 그 원자의 이온화 전압의 함수이므로 이온화되어 발생하는 스펙트럼의 파장 역시 원자가 심겨진 밀도에 따라 이온화 전압과 리드버그 공식에 의해 유일무이하게 결정]되므로 반도체기판에 원자를 심는 Implanter 의 에너지와 Dose 에 따라 원자에서 발생하는 스펙트럼 파장이 유일무이하게 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의제 4 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견[반도체기판에 심은 원자가 이온화되어 발생한 스펙트럼이 인접한 이온화되지 않은 원자에 입사하면 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도가 magnetic dipole antenna 역할을 하여 전자궤도에서 궤도전자가 회전하는 주파수가 입사하는 주파수를 변조]하는 현상을 이용하여 발광반도체기판에서 방사하는 스펙트럼을 다양화 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의제 5 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견 [Ion Implanter 를 사용하여 원자를 반도체기판에 심을 때 높은 에너지에서 시작하여 축차적으로 심는 에너지를 줄이면 최초에 달성한 밀도 peak(l)를 반도체기판의 표면에까지 연장할 수 있다]는 사실을 이용하여 반도체기판에서 발생하는 파장을 한 파장에 집중하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 6 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견[두 가지 이상의 원자를 같은 반도체기판에 가벼운 원자부터 역순으로 심으면 각 원자가 집중적으로 심겨지는 깊이가 중첩되지 않을 뿐만 아니라 이온화되어 생성된 양성자 이온은 같은 종류의 원자에서 이온화된 전자만 잡아 각궤도로 끌고 오기 때문에 두 가지 이상의 원자를 섞어 심더라도 각각 따로 원자를 심은 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다]는 사실을 이용하여 반도체기판에 두 가지 이상의 원자를 심어 발생하는 스펙트럼의 분포를 넓히는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 7 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견[반도체기판에 심은 원자가 이온화 되어 방사하는 스펙트럼의 에너지는 전자이온이 양성자이온에게 잡혀 끌려 오면서 양성자와 전자 사이에 작용한 쿠롬력에 의해 공급된 전자의 운동에너지이므로 구조적으로 양성자 즉 원자의 에너지인데 반하여 원자를 이온화 시키기 위해 공급된 에너지는 양극에 인가한 전압이 음극전자에게 전달한 가속에너지]라는 사실을 활용하여 발광반도체기판의 발광효율을 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 8 특징에 따르면, 본 발명을 가능하게 한 새로운 발견[두 가지 이상의 원자를 반도체기판에 심더라도 각각의 원자가 이온화되어 발생한 스펙트럼은 이온화되지 아니한 각각의 원자에 의해서 연쇄적으로 변조되므로 발광반도체기판에서 방사하는 스펙트럼 분포를 밀접하게 한다]를 활용하여 발광반도체에서 나오는 스펙트럼 분포를 최적화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 9 특징에 따르면, 본 발명은 실제 제품의 시험제조에 착수하기 전에 컴퓨터 상에서 모의작동을 실시하여 개발과정에서의 시행착오를 줄이는 방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 발광반도체기판의 설계와 제조 방법은, 수소가스등에서 스펙트럼이 발생하는 원리를 과학적으로 파악한 사실에 근거한 것이므로 설계공정을 합리화할 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 성능과 품질 및 제조원가면에서도 기존 발광기구인 LED 보다 아주 우수하다.
상기 본 발명의 특징을 구현한 일 실시 예를 도 1 을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 반도체기판에 B 원자를 Ion Implanter 의 최대 에너지와 Dose 로 심었을 때 실현 가능한 밀도 peak 를 측정 한다. S1
다음은 B 원자의 이온화 전압에서 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도에서 전자의 궤도회전속도(v 1 )와 거리(r 1 )를 계산 한 다음 v 1 r 1 값을 계산한 수 1≤n≤10 범위 안에서 v n r n = nv 1 r 1 값을 계산하고 속도(
Figure 112016500960898-pat00030
), 거리(v n ), (V ion )을 계산하여 만든 '각궤도속도거리적 계산표'를 만든 다음 리드버그 공식을 적용하여 스펙트럼(1, j)가 발생하는 조건을 계산하여 양성자이온이 전자이온을 잡는 위치(r j )와 당긴 거리( s=(j 2-n 2)r l ) 및 밀도(cc/cm 3)를 계산한 '스펙트럼분석표'를 작성하고 실현 가능한 밀도 peak(1)에 해당하는 spectrum 파장을 읽는다. S2
Implanter 의 최대 에너지와 Dose 로 B 원자를 먼저 심은 다음 As 원자를 같은 에너지와 Dose 로 중첩해서 심는다. S3
발광반도체기판의 후면에 Cathode 를 전면에 Anode 전극을 입힌다. S4
발광반도체 Wafer 를 Dicing 하여 각각의 dice 로 분리 한다. S5
Prober 장치를 사용하여 각각의 dice 에 100V 를 인가하여 흐르는 전류를 측정하여 기록하는 RCA 공정을 거친다. S6
각각의 dice 의 양극에 20V 전압을 가하고 방사되는 스펙트럼의 세기에 따라 선별한다. S7
Dice 를 ALES Chip Packaging 공정으로 보낸다. S8
도 2 에 대한 설명;
발광반도체기판에 발광원자를 심는 방법을 찾아내기 위해 1995 년 Journal of Applied Physics 77 권 6194 에 실린 S. Ahmed, C.J. Barbero, T.W. Sigmon, J.W. Erickson 이 보고한 실험결과에서 Implanter 의 에너지, Dose 에 따른 이온밀집도분석표(ion implant profile)에서 cc peak(1), cc bottom(2), implant depth(3)을 정의하여 읽은 다음 실제 사파이어 기판에서 그러한 이온밀집도분석표를 시행하여 얻을 수 있는 스펙트럼 분석표(spectrum profile)의 최대 파장과 최소 파장 및 스펙트럼의 분산을 사전에 예측하는 방법으로 활용하였다.
도 3 의 설명;
발광반도체기판(4)에 B 원자(8)와 As 원자(7)을 심고 양극(5)과 음극(6)을 입힌 발광반도체기판의 한 실시 예에서 볼 수 있는 구조를 개략적으로 설명하였다.
도 4 의 설명;
B 원자가 이온화되어 발생한 스펙트럼이 이온화되지 않은 B 원자와 As 원자에 입사하여 변조된 스펙트럼을 계산한 다음 As 원자가 이온화되어 발생한 스펙트럼이 이온화되지 않은 B 원자와 As 원자에 입사하여 변조된 스펙트럼을 계산했다.
그렇게 발생한 스펙트럼이 이온화되지 않은 B 원자와 As 원자에 연쇄적으로 입사하여 발생하는 스펙트럼 가운데 가시광선 영역에 들어가는 스펙트럼과 전극을 구성한 Ti 원자에 의해서 변조되는 스펙트럼 가운데 가시광선 영역에 들어가는 스펙트럼을 모아서 B 원자와 As 원자를 중첩하여 심은 발광반도체에서 발생하는 가시광선 스펙트럼 묶음(9)을 계산한 것이다.
1: 이온밀집도 정점(carrier concentration peak)
2: 이온밀집도 최저점(carrier concentration bottom)
3: 이온밀집도 깊이(carrier concentration depth)
4: 반도체기판(semiconductor substrate)
5: 양극(anode)
6: 음극(cathode)
7: Arsenic Atoms
8: Boron Atoms
9: Boundary of spectrums emitted from Atomic Light Emitting Substrate

Claims (6)

  1. 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법에 있어;
    첫 번째, 원자를 심는 매체를 높은 저항도의 반도체기판으로 선택하는 제1단계:
    두 번째, 원자를 심은 반도체기판 전면에 양극을 그리고 후면에 음극을 만든 다음 양극에 전압을 걸어 음극에서 양극으로 흐르는 전자가 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 궤도전자와 충돌하여 원자를 이온화시켜 스펙트럼을 발생하게 하는 제 2 단계:
    세 번째, 원자의 이온화 전압을 사용하여 그 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 전자궤도를 회전하는 전자의 속도(v 1)와 궤도 반경(r 1)을 식(
    Figure 112019500902594-pat00031
    )과 식(
    Figure 112019500902594-pat00032
    )으로 계산하여 각궤도속도거리적(v 1 r 1)을 구하는 제 3 단계:
    네 번째, 이온화된 원자에서 발생하는 스펙트럼의 파장은 이온화되어 생성된 양성자 이온이 각궤도속도거리적이 j 배가 되는 위치에 있는 전자를 잡아 각궤도까지 끌고 오는 도중에 전자가 양성자로부터
    받은 에너지(
    Figure 112019500902594-pat00033
    )를 계산해서
    식(
    Figure 112019500902594-pat00034
    )에 대입하여
    주파수(υ)는 식(
    Figure 112019500902594-pat00035
    )에서 계산하고, 양성자이온(P + )이 전자이온(e -)을 잡는 위치(rj )는 식(
    Figure 112019500902594-pat00036
    )에서, 양성자가 잡은 전자를 끌고 온 거리는 식(
    Figure 112019500902594-pat00037
    )에서, 양성자이온( P + )에게 잡힐 때 전자이온의 속도(ve)는 식(
    Figure 112019500902594-pat00038
    )에서 계산하여 '발생 가능한 스펙트럼 계산표'을 작성하는 제 4 단계:
    다섯 번째, 그 원자의 'Spectrum Profile 표'를 연장하여 양성자로부터 각궤도속도거리적이 j 배가 되는 위치에 있는 다른 원자와의 간격(s=(1-j 2)rj )을 이용하여 원자의 밀도를 계산하여 그 원자의 'Implant Profile 표'를 완성하는 제 5 단계:
    여섯 번째, 가용한 Implanter 의 에너지와 Dose 로 반도체기판에 실현 가능한 밀도 peak(1)를 사용하여 'Implant Profile 표'에서 발생 가능한 스펙트럼의 최대 주파수 (또는 최소 파장)을 읽는 제 6 단계;
    일곱 번째, 반도체 기관 속에서 실현 가능한 밀도 bottom 을 사용하여 'Implant Profile 표'에서 발생 가능한 스펙트럼의 최소 주파수 (또는 최대 파장)을 읽는 제 7 단계:를 포함하는 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법
  2. 제 1 항에 있어서,
    발광반도체기판에 심은 원자 가운데 이온화되지 않은 원자가 이온화된 원자에서 발생하는 스펙트럼을 변조하여 다른 스펙트럼을 발생하는 현상을 이용하여 발광반도체에서 방사하는 스펙트럼의 폭을 넓히도록 하는 것을 포함하는 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    발광반도체기판에 두 가지 이상의 원자를 심어 각각의 원자가 이온화 되어 발생한 스펙트럼이 이온화되지 않은 각각의 원자에 입사하여 변조된 스펙트럼이 가시광선 영역 또는 자외선 영역 또는 적외선 영역을 덮게 하여 발광반도체기판의 효용을 높이도록 하는 것을 포함하는 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    발광반도체기판에 원자를 심는 에너지를 높은 에너지로부터 축차적으로 감소하여 발광반도체의 표면에서부터 밀도 peak 가 깊은 곳까지 유지되게 하여 발생하는 스펙트럼의 파장이 가장 작은 곳에 집중되게 하는 것을 포함하는 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    발광반도체기판을 Dicing 한 직후 Prober 를 이용하여 양극에 심은 원자의 이온화 전압의 10 배 이상 되는 높은 전압을 인가하여 흐르는 전류를 측정하는 RCA(Rapid Current Aligning) 공정을 거치게 하여 심은 원자의 최외각 양성자-전자쌍의 궤도면이 음극전자가 흐르는 방향과 평행이 되게 하여 음극전자가 궤도전자에 충돌하여 전자를 이온화시키도록 하는 것을 포함하는 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    반도체기판의 저항도가 낮아 ALES 칩 속에 심은 원자의 수보다 칩 속을 흐르는 음극전자의 수가 지나치게 많아 전력이 허비되는 경우 반도체기판을 저항도가 높은 것으로 교체하거나 칩의 외부에 높은 저항을 직렬로 연결하여 음극전자의 수를 감소하여 ALES 의 발광효율을 높이 이온화시키도록 하는 것을 포함하는 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법.
KR1020160033186A 2016-03-21 2016-03-21 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법 KR101936086B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160033186A KR101936086B1 (ko) 2016-03-21 2016-03-21 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160033186A KR101936086B1 (ko) 2016-03-21 2016-03-21 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170109281A KR20170109281A (ko) 2017-09-29
KR101936086B1 true KR101936086B1 (ko) 2019-04-03

Family

ID=60035502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160033186A KR101936086B1 (ko) 2016-03-21 2016-03-21 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101936086B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012256952A (ja) 1999-12-02 2012-12-27 Cree Inc 分極誘導電荷を低減させた高効率光エミッタ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101995369B1 (ko) * 2008-04-03 2019-07-02 삼성 리서치 아메리카 인코포레이티드 양자점들을 포함하는 발광 소자

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012256952A (ja) 1999-12-02 2012-12-27 Cree Inc 分極誘導電荷を低減させた高効率光エミッタ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170109281A (ko) 2017-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bormashov et al. Development of nuclear microbattery prototype based on Schottky barrier diamond diodes
SE443061B (sv) Halvledaranordning for generering av ett elektronstralknippe, sett for framstellning av halvledaranordningen samt anvendning av halvledaranordningen for att generera ett elektronstralknippe dels i ett kameraror, dels i
TW200949913A (en) Method of manufacturing solar cell using substrate
Chang et al. Electron beam emission from a diamond-amplifier cathode
JPH06314560A (ja) 量子含有粒子スクリーンを有する蛍光装置およびその製造方法
JP5991556B2 (ja) 太陽光で励起された電子のエネルギーの測定方法と測定装置
UA64802C2 (uk) Планарний електронний емітер (пее)
KR101936086B1 (ko) 원자가 원하는 스펙트럼을 방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법
JPS6212625B2 (ko)
JP2005079540A (ja) 発光素子及びその製造方法
EP1298717A1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device having a pn junction area
JP4719787B2 (ja) 発光素子およびその使用方法
Zhu et al. A corona modulation device structure and mechanism based on perovskite quantum dots random laser pumped using an electron beam
KR101533619B1 (ko) 원자가 스펙트럼을방사하게 하는 기구를 설계하고 제조하는 방법
CN114391175A (zh) 使用紫外线的抗菌装置
Zhang et al. Use the indirect energy conversion of the phosphor layer to improve the performance of nuclear batteries
Litz et al. Planar Homojunction Gallium Nitride (GaN) PiN Device Evaluated for Betavoltaic Energy Conversion: Measurement and Analysis
KR20150140982A (ko) 백색 발광 사파이어를 설계하고 제조하는 방법
JP7210071B2 (ja) 基板に粒子を注入するための装置および方法
KR20190100681A (ko) 스펙트럼을 방사하는 플라스마를 설계하고 제조하는 방법
CN112557863A (zh) 一种载流子转换效率测量平台和方法
Khan Design and characterization of pin devices for betavoltaic microbatteries on gallium nitride
KR101573452B1 (ko) Led에서 열로 손실되는 전력을 줄이는 방법
Bresse et al. Cathodoluminescence microscopy and spectroscopy of semiconductors and wide bandgap insulating materials
Cui et al. A 90Sr/90Y-radioisotope battery based on betavoltaic and beta-photovoltaic dual effects

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant