본 연구에서는 MOVPE 결정 성장 방법을 통하여 나노 및 마이크로 크 기의 GaN 미세구조를 GaN 피라미드 꼭지점 부분에만 선택적으로 재성 장하는 방법과 GaN stripe 꼭대기 부분에만 선택적으로 재성장하는 2가 지 방법을 제시하였다.
GaN 피라미드 꼭지점 위에 재성장된 마이크로 크기의 GaN 구조는 피 라미드 형상을 하는 것을 SEM으로 확인하였으며, 미세구조의 크기는 성 장 시간의 조절에 의해 나노미터 크기부터 마이크로미터 크기까지 조절할 수 있음을 확인하였다. TEM 관측 결과, GaN 피라미드 위에 재성장된 GaN 미세구조에서도 일부 결함이 관측 되었지만 1차 GaN 피라미드에 비해서는 결정 결함이 상당히 줄어들었다.
삼각 모양의 GaN stripe 꼭대기에 재성장한 마이크로 크기의 GaN 미 세구조도 성장 시간의 조절에 의해 크기를 조절할 수 있음을 확인하였고 재성장된 GaN 구조의 경사진 표면이 주름진 모양으로 거칠게 성장되었는 데 고성능의 발광 소자에 적용하기 위해서는 최적화된 포토리소그라피 공 정으로 개선할 필요가 있을 것으로 생각된다. TEM 관측 결과, GaN template 위에 선택적으로 성장시킨 1 차 GaN 피라미드 내부에 상당히 많은 전위가 관측이 되었다. 그러나 재 성장된 GaN 피라미드 미세구조에
서도 일부 결함이 관측 되었지만 1 차 GaN 피라미드에 비해서는 결정 결 함이 상당히 줄어들었다. 그리고 재성장된 GaN 구조는 {11-22}면 방향 으로 성장 두께가 증가할수록 결정질이 향상 되는 것을 확인하였고, 다 중 양자 우물 구조로 성장시 재성장된 마이크로 크기의 GaN 구조의 꼭대 기 부분에서만 강한 emission 이 관측되었으며 이는 quantum wire 나 optical waveguide 혹은 LD 의 적용 가능성을 보여준다.
두가지 방법 모두 꼭대기 부분에만 선택적으로 잘 성장되었고 재성장된 나노 및 마이크로 크기의 GaN 영역에 결정질이 향상되는 것을 확인하였 다. 비록 본 연구에서의 재성장된 나노 및 마이크로 크기의 GaN 구조의 결정 결함이 많은 수준이기는 하지만 성장 조건 및 공정 조건을 최적화하 여 결정질을 보다 향상시킬 수 있다면 본 연구에서 제안하는 2 가지 방법 모두 반극성 결정면을 가지는 나노 및 마이크로 구조의 위치와 밀도 제어 뿐만 아니라 고효율의 발광소자 등에 있어서 크게 활용될 수 있을 것으로 판단한다.
참 참 참
참고문헌 고문헌 고문헌 고문헌
[1] S. Nakamura, M. Senoh, S. Nagahama, N. Iwasa, T. Matsushita, T.Mukai, “Blue Laser and Light Emitting Diodes”, Proc. 2nd Int.
Symp.,371(1998)
[2] S. Nakamura,Jpn. J. Appl. Phys. 30 (1991) L1705.
[3] S. Nakamura, T.Mukai, and M. Senoh, Appl. Phys. Lett. 64 (1994) 1687.
[4] S. C. Binari and H. C. Dietrich, in GaN and Material, edited by S. J.
Pearton (Gordon and Breach, New York, 1997).pp. 509-534 [5] J.Y. Duboz and M. A. Khan, Group III-Nitride Semiconductor
Compounds, edited by B. Gil (Clarendon, Oxford 1998)
[6] H. P. Marusk, and J. J. Tietjen, Appl. Phys. Lett. 15(10) (1969) 327.
[7] H. D. Cho, N. H. Ko, S. H. Park, T. W. Kang, J. W. Han, K. S. Eom, S. H. Won, and K. S. Jung, J. Crystal Growth. 175/176 (1997) 125.
[8] S. Strite, and H. Morkoc, J. Vac. Sci. Technol, B 10 (1992) 1237.
[9] Development of high quality blue light emitting GaN material, 한국화학연구소 1996
[10] J. S. Im, H. Kollmer, J. Off, A. Sohmer, F. Scholz, and A.
Hangleiter, Phys. Rev. B 57 (1998) R9435.
[11] M. D. Craven, P. Waltereit, J. S. Speck and S. P. DenBaars, Appl.
Phys. Lett. 84 (2004) 496.
[12] R. Langer, J. Simon, V. Ortiz, N. T. Pelekanos, A. Barski, R.
Andre and M. Godlewski, Appl. Phys. Lett. 74 (1999) 3827.
[13] M. D. Craven, P. Waltereit, J. S. Speck and S. P. DenBaars, Appl.
Phys. Lett. 84 (2004)496.
[14] T. Deguchi, K. Sekiguchi, A. Nakamura, T. Sota, T. Matsuo, S.
Chichibu, and S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. Part 2-Lett. 38(8B) (1999)L914
[15] F. Bernardini, V. Fiorentini, and D. Vanderbilt, Phys. Rev. B 56 (1997) R10024.
[16] C. Chen, V. Adivararahan, J. Yang, M. Shatalov, E. Kuokstis and M. Asif Khan, Jpn. J. Appl. Phys., 42 (2003) L1039.
[17] K. Tachibana, T. Someya, S. Ishida, and Y. Arakawa, J. Cryst.
Growth. 237 (2002) 1312.
[18] K. Hiramatsu, K. Nishiyama, M. Onishi, H. Mizutani, M.
Narukawa, A. Motogaito, H. Miyake, Y. Iyechika, and T. Maeda, J.
Cryst. Growth. 221 (2000) 316.
[19] A. F. Wright, J. Appl. Phys. 82 (1997) 2833.
[20] J. E. Northrup, J. Neugebauer, and L. T. Romano, Phys. Rev.
Lett. 77 (1996) 103.
[21] H. Miyake, A. Motogaito and K. Hiramatsu, Jpn. J. Appl. Phys.
38 (1999) L1000.
[22] N. Kriouche, P. Vennéguès, M. Nemoz, G. Nataf, and P. De Mierry, J. Cryst. Growth 312 (2010) 2625.
[23] J. Neugebauer and C.G.V.D. Walle, Appl. Phys. Lett. 69 (1996) 503.