극성 방향이 아닌 비극성 또는 반극성 방향으로 반도체 결정박막을 성장시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 결정 성장은 MOVPE(금속 유기 증기상 에피택시) 결정 성장 방법을 사용하여 수행되었습니다. GaN 기반 질화물 반도체 성장 방법으로는 MOCVD 금속 유기 화학 기상 증착, MBE 분자빔 에피택시, HVPE 수소 기상 에피택시 등이 있습니다. ), 등.
이 방법을 사용하려면 결정 성장이 일어나는 반응관의 진공도가 매우 높아야 합니다.
본 론
위의 모든 과정이 완료된 후 샘플을 MOVPE 반응 튜브에 다시 장착하여 GaN 피라미드 상단에 나노 및 마이크로 크기의 GaN 구조를 다시 성장시켰습니다. 이 공정이 완료된 후 BOE(Buffered Oxide Etchant)를 이용해 GaN 피라미드 상단에 노출된 SiO2막을 제거하면 GaN 피라미드 피라미드 상단 부근에서만 선택적으로 결정 재성장이 이루어질 수 있다. GaN 피라미드 꼭지점에서 선택적으로 다시 성장하는 GaN 미세구조의 크기는 다른 성장 조건이 변경되지 않은 상태에서 성장 시간을 변경함으로써만 쉽게 조정할 수 있습니다.
그림의 A영역은 Undoped GaN 기판과 1차 GaN 피라미드가 성장한 경계면의 상부로, 경계면에서 상당한 수의 전위가 발생한 것을 볼 수 있다. 영역 B는 기본 GaN 피라미드가 SiO2 마스크 바로 위에 측면으로 성장한 영역을 나타냅니다. D 영역은 1차 GaN 피라미드 측면에서 재성장된 GaN 미세구조로, 1차 GaN 피라미드 영역에 비해 침투 전위 밀도가 현저히 감소한 것을 확인할 수 있다.
이 영역은 1차 GaN 피라미드의 SiO2가 완전히 제거된 후 다시 성장한 부분으로, 재성장 경계면에서 침투 전위의 연속성에 대한 일반적인 결과와는 다른 결과를 나타냅니다. 근처에는 GaN이 다시 성장한 부분, GaN의 측면 부분입니다. A로 표시된 부분은 재생된 GaN 피라미드의 상단을 나타내고, B로 표시된 부분은 재생된 GaN 피라미드의 경사면을 나타냅니다.
재성장된 GaN의 상부 A에서 많은 스레딩 전위 결함이 발견되었는데, 이는 스레딩 전위가 GaN 피라미드에서 하부로 이동한 것으로 여겨집니다. (b) 피라미드(원으로 둘러싸인 영역) 및 (b) 비대칭 성장 GaN 구조의 SEM 이미지.
상부에 노출된 SiO2 필름은 BOE(Buffer Oxide Etching)를 통해 제거되었습니다. 위의 모든 프로세스가 완료된 후 샘플을 MOVPE 반응 튜브에 다시 배치하여 GaN 리본 위에 마이크로 크기 GaN 구조를 다시 성장시켰습니다. GaN 스트립의 측면이 경사져 있고 상부의 표면적이 작기 때문에 액상 포토레지스트를 도포할 경우 상부의 포토레지스트 두께가 다른 부분에 비해 얇아지는 현상이 발생한다.
이 공정이 완료되면 GaN 피라미드 상단에 노출된 SiO2 필름은 버퍼 산화물 에칭(BOE)으로 제거되고 포토레지스트는 아세톤으로 제거되어 결정 재성장이 GaN 스트립 상단 근처에서만 선택적으로 발생합니다. . 재성장된 GaN 미세구조 역시 1차 성장구조로 GaN 리본의 삼각형 모양을 갖고 있으며 하부 GaN 리본 상부에만 선택적으로 성장되었다. 그러나 바닥에서 성장한 GaN 스트립의 모양과 달리, 재성장된 부분의 표면은 경사진 부분에서 표면이 거칠고 주름이 져 있음을 알 수 있다.
이는 2차 포토리소그래피 공정 중 SiO2 식각 과정에서 SiO2 바닥이 매끄럽게 식각되지 않고 물결 모양으로 거칠게 식각되어 GaN 면이 다시 성장하여 주름진 형태로 성장했기 때문인 것으로 판단된다. . . 1차 성장 GaN 스트립 부분과 재성장 GaN 부분의 결함 밀도 차이를 확인하기 위해 TEM을 측정하였다. 그러나 GaN의 중심부는 결정 결함으로 인해 다소 약한 발광 특성을 보인다.
발광 영역은 GaN의 중간 부분을 중심으로 부분적이고 약하게 분포되어 있으며, 이는 불순물에 의한 발광으로 추정된다. 다중양자우물은 표면의 다른 부분에 비해 폭이 두껍고 In 함량이 높은 것으로 판단된다.
결 론
일부 결함이 관찰되었으나, 1차 GaN 피라미드에 비해 결정 결함이 현저히 감소하였다. 또한, 재성장된 GaN 구조는 {11-22} 면 방향으로 성장 두께가 증가할수록 결정질이 향상되는 것을 확인하였고, 다중 양자우물을 갖는 구조에서는 성장한 경우에만 강한 발광이 일어나는 것을 확인하였다. 이는 관찰되었으며, 이는 양자선, 광도파관 또는 LD를 사용할 가능성을 시사합니다. 두 방법 모두 상부에만 선택적으로 잘 성장하였으며, 재성장된 나노 및 마이크로 크기의 GaN 영역에서는 결정 품질이 향상되는 것을 확인하였다.
본 연구에서 재성장된 나노 및 마이크로 크기 GaN 구조의 결정 결함은 높은 수준이지만, 성장 및 공정 조건을 최적화하여 결정 품질을 더욱 향상시킬 수 있다면 본 연구에서 제안한 두 방법 모두 적용할 수 있습니다. 나노 및 마이크로 구조물의 위치와 밀도 제어는 물론 고효율 발광소자에도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 9] 고성능 청색 발광 GaN 소재 개발, 한국화학연구원, 1996.
