A research about the hemispherical lens-attached LED is done numerically and experimentally. Numerical calculation is based upon the ray-tracing method. The effect of the geometrical structure is studied on the field pattern. The beam could be collimated narrowly at optimal condition. The lens was fabricated using the meltback etching and regrowth method. The mechanism of meltback etching was researched for both planar and selective meltback etching. In case of planar meltback etching, the effect of convection was dominant and the etching depth showed t1/2 - 0.7 relation for the etching time. But in the selective etching, the effect of diffusion was dominant although the relation of etching volume and etching time showed similar tendency. The meltback etching shape was different for different etching condition. When etched with Ga melt only, the shape showed (111) planes. The isotropic etching shape could be obtained by reducing the mask opening width, by reducing the degree of undersaturation and by increasing the amount of added Al to the melt. Regrowth showed Ga capturing effect when the degree of supersaturated As concentration was large. The regrowth mechanism showed crystallographic planes when the As was furnished sufficiently. But when grown under small As concentration, the regrown shape showed elliptic. By reducing the As concentration could be obtained by using the homogeneous nucleation effect. But the grown layer using this method had large grading of Al composition. To reduce the As concentration effectively and reproducibly, dummy-substrate was used and the melt height was reduced. LED layer was grown over the lens. It was also grown under the condition of small As concentration. The amount of As concentration was controled by controlling the cooling rate. Although the fabricated LED showed large leakage current, due to the curved surface of the lens, the efficiency was as large as 0.5%. Due to the Ga carry over effect, the spectrum of the LED was shifted to 8350Å. The LED showed focusing effect by the lens and the FWHM of the far-field pattern was as narrow as ±30˚.
반구형태의 렌즈가 부착된 LED구조에 관해 연구하였다. 2차원 구조의 경우 소자의 기하학적 구조가 미치는 영향을 ray 추적에 기초한 계산을 통하여 알아보았다. LED의 활성영역이 적합한 점에 위치하게 되면 beam은 좁은 각으로 모이는 것을 볼수 있었다. 그러나 축에 수직방향으로의 변위에 대해서는 매우 민감하게 변하였다. 용액식각법으로 거의 이상적인 반구형태의 렌즈를 제작하였다. Wetting 조건을 만족할수 있는 관계식을 유출하였으며 실험적으로 확인하였다. 용액 식각과정에서는 (lll)As면이 (lll)Ga면보다 더 잘나타났다. 용액식각의 경우 불포화 정도를 키우고 마스크열린 면적을 줄이며 melt내에 Al을 많이 넣을수록 등방성의 식각모양을 얻을수 있었다. 식각된 체적은 불포화정도에 비례하였으며 식각시간과는 ($t^\frac{1}{2}-1$)의 관계를 가졌다. 재성장시에는 As분포의 특성으로 인해 가까운 쪽에서부터 성장이 되어 Ga 포획현상이 나타났다. 전체적인 As의 농도를 낮출수록 포획되는 양이 감소하였다. As농도를 크게 하였을 때에는 성장면은 결정면의 형태로 나타났다. 그러나 As의 농도를 줄임에 따라 결정면은 사라지고 타원의 형태로 접근하였다. As의 농도를 줄이기 위하여 자발석출특성을 이용한 결과 $\Delta{T}=80\circ\C$일때 Ga 포획현상을 없앨 수 있었다. 그러나 이 경우 성장된 박막층은 심한 성분의 경사를 나타내었다. Dummy 기판을 사용하여 Ga melt의 높이를 줄임으로써 보다 균일한 박막층을 얻을수 있었다. 제작된 렌즈위에 LED층을 성장하였다. LED층 역시 As 농도가 큰 영역에서 성장하였을 때는 모서리쪽의 빠른 성장으로 인해 성장된 층이 비균일한 특성을 보였다. 제작된 LED는 심한 누설전류및 비발광성 천이의 특성을 나타내었으나 효율은 약 0.5%이었다. Ga 이월현상으로 인해 LED 는 심한 방광파장의 변화를 보였으며 최대점에서의 파장값은 8350Å 이었다. 또한 제작된 소자는 렌즈에 의해 집속되는 경향을 보였으며 반폭치는 약 ±30˚ 이었다.
