GaN 성장을 위한 시도는 1970년대부터 본격화되었으나, 격자상수에 맞는 기판이 부족하여 결정성장에 어려움을 겪어 큰 진전을 이루지 못했다. 일본 아카사키(Akasaki)가 AlN 완충막을 도입한 이후, GaN, InN 등 저온 완충막을 사용하려는 노력이 진행되면서 성장된 결정의 품질이 크게 향상되면서 III-V족 질화물 반도체가 주목받기 시작했다. 23]. 현재 GaN 성장을 위해 상업적으로 사용되는 기판에는 사파이어와 SiC가 포함됩니다.
Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE) Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE) Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE)
2.2.444 Epitaxy 4 Epitaxy Epitaxy 에피택시(epitaxy)(에피택시) 성장 방법(epitaxy) 성장 방법 성장 방법 성장 방법.
2.555 결정 5 결정 결정 결정 성장 성장 성장 기술 기술 기술 기술. GaN 기반 반도체는 Si, GaAs 등의 결정에 비해 여전히 결정 결함이 많고 두께와 복합 조성이 불균일한 문제를 갖고 있다. 이러한 결정 구조를 평가하고 결정 성장 과정, 처리 과정 및 소자 수명과의 관계를 명확히 하는 것은 GaN 기반 반도체의 향후 개발을 위한 매우 중요한 기반입니다.
또한 전기적, 광학적 특성을 평가하고 결정구조와의 관계를 규명하는 것은 광소자 및 전자소자의 특성을 향상시키는 것은 물론 전자전달현상과 발광메커니즘에 대한 물리적인 이해를 위해 매우 중요하다. 구조 평가 방법으로는 SEM(주사전자현미경), TEM(터널링전자현미경), XRD(X선 회절), AFM-STM(원자간력현미경-주사터널링현미경) 등이 주로 사용된다. GaAs, InP 등 화합물 반도체 소재에 비해 결정 결함이 많음에도 불구하고 광효율이 높아 주목을 받고 있다.
일반적으로 반도체의 밴드갭 에너지보다 큰 빛이 시료에 집속되면 전자가 전도대로 여기된 후 다양한 준위로 떨어져 광자를 생성합니다. PL소자의 원리는 이때 발생하는 광자의 세기를 파장에 따라 측정하는 것이다. 그것은 말할 수 있습니다.
그러나 박막 성장을 기대할 수 없어 버퍼층 성장이 어렵다는 단점이 있다. 대부분의 경우, 버퍼층의 성장 연구는 MOCVD 방법을 사용하여 수행되었습니다[50]. Miura 등은 MOCVD 기능과 HVPE를 결합한 MO-HVPE 장치를 처음으로 소개했으며 이를 버퍼층 및 후막 GaN 성장에 사용했습니다[51].
그 안에서 우리는 두 가지 방법을 모두 취하여 목적에 따라 선택하여 성장할 수 있도록 설계했습니다. 미우라가 사용하는 MO-HVPE 방식은 완충막인 AlN과 GaN을 성장시키는 좋은 방법이지만 두꺼운 GaN 결정을 성장시킬 때 TMG를 3족 원소로 사용하기 때문에 사용한 HVPE 방식에 비해 성장 속도가 느리다. 금속 GaN. 얇은 버퍼층을 형성할 때, 3족 가스로 NH3, 5족 원료 가스로 NH3를 사용하는 MOCVD 성장법을 이용하여 HVPE 위에 탑재된 TMA와 TMG를 성장시켰다.
이 성장 방식의 장점은 버퍼층과 두꺼운 GaN층을 하나의 반응관에서 성장시킬 수 있다는 점이다.
반응관의 개략도에 도시된 바와 같이, HCl이 반응관으로 유입되는 석영관 내 Ga 보트에는 Ga가 미리 설치되어 있다. HCl이 흐르는 석영관 위에는 NH3 가스가 흐르는 석영관이 있고, 두 석영관이 만나는 지점에서 조금 떨어진 곳에 기판을 설치하기 위한 용기가 놓여 있다. 또한 각 전기 오븐의 6개 영역 각각은 온도 조절기로 제어할 수 있습니다.
반응이 완료된 후 가스와 반응물은 배기구를 통해 배출되고 스크러버를 통과한 후 배출된다. 스크러버는 3단계를 거친다. 1단계에는 공기만 채워져 비중이 높은 반응물이 침전될 수 있다. 두 번째 단계에서는 수용성 암모니아 가스를 증류수에서 중화시키고, 마지막으로 세 번째 단계에서는 중탄산나트륨을 용해시킨 증류수와 반응시켜 HCl을 배출시켰다.
중간층을 성장시킨 후, 원자간력현미경(AFM)을 통해 각 AlN 및 GaN 중간층의 입자 크기와 제곱평균제곱근(rms) 거칠기를 측정했습니다. 이 측정 결과의 광학적 특성을 그 위에 성장된 두꺼운 GaN 필름과 비교함으로써 중간층의 적절한 성장 온도가 결정되었습니다. 서로 다른 온도에서 중간층을 성장시킨 후, 각 표면 형태를 관찰하였다.
GaN 버퍼층의 경우, 800°C에서 성장한 시료 표면의 섬은 크기가 작고 매우 균일한 형태를 갖고 있었다. 이는 버퍼층의 성장 온도가 낮을 경우 기판 내 원자의 이동도가 크게 감소하여 3차원 성장이 이루어진다는 것을 의미한다. 따라서 입자의 핵생성 및 이동성을 적절하게 만족시키는 완충층의 성장이 필요하다.
고품질의 후막 GaN 성장에 있어서 온도의 발견이 중요한 요소임을 확인하였다.
그 결과, 사파이어 기판 위에 AlN 중간층으로 GaN 층이 성장되었다. 결과: 본 논문에서 제안한 방법으로 성장한 AlN 중간층이 있는 샘플. 따라서 본 연구에서는 MO-HVPE 기능을 통해 AlN을 성장시켰다.
버퍼층은 HVPE법으로 GaN층을 성장시키기에 충분히 좋은 조건을 갖고 있다. 결정 성장에 용이하게 사용될 수 있다고 여겨진다. 내장된 버퍼층은 HVPE 방법을 통해 GaN층을 성장시키기에 충분합니다.
강한 상태인 것으로 추정되며, 중간층은 적절한 성장온도에서 성장되었다.
