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GaN의 벌크 결정성장

전문가 제언: ○ 이 논문은 고압 질소용액성장(High Pressure Nitrogen Solution Growth; H.P.N.S.G.)법 및 Ammonothermal법에 의하여 GaN의 결정성장을 시도해본 결과를 리뷰한 내용이며 방대한 문헌을 참고로 하였다. 전자의 방법은 소형 용기를 이용해 고압과 고온을 동시에 일으킨 소형 캡슐용기에서 미세한 결정을 얻는다. 후자는 수열합성방법인데 물 대신 암모니아 또는 다른 산, 알칼리 등 광화제를 이용해서 온도차 방법에 의하여 결정을 성장하는 것이다. 순수한 물 대신에 용매를 사용하기 때문에 Solvothermal법이라고도 하며, 요즘 많이 이용되는 방법이다.

○ GaN 결정은 용도가 다양하고 매우 유용한 반도체라는 것은 모두 알고 있는 사실이다. 결정체는 대형으로 만들어야 가공하기 쉽고 생산성이 높다. 그러나 GaN 결정은 그 화학결합 자체가 공유결합에 가까워서인지 큰 결정인 곳을 만들기가 힘들다. 결정 내부에 결함이 너무 많아서 GaN 자체의 고유물성이 발현되기 어렵다. 결정체는 작을수록 결함이 적고 고유물성을 나타낸다. 그래서 결정 구조를 분석할 때도 1mm 이하의 One Single Crystal이 이용된다. 이 글에서 저자가 생각하는 것도 작고 결함 없는 폴리크리스털을 만드는 최근 연구 내용을 중심으로 소개한 것 같다.

○ GaN에 대한 에피택시 성장은 오래 전부터 수행되어 왔으며, 상품화도 이루어지고 있다. 저자가 제시한 H.P.N.S.G.법과 Solvothermal법에서 고 순도 대형 단결정은 얻기가 힘들 것 같다. 모든 저자들이 자연적으로 발생한 결정핵을 종자로 이용했거나, GaN 잉곳에서 나온 종자를 이용했더라도 성장에는 한계가 있기 때문이다. 고 순도의 결정을 얻는 방법이라면 매우 훌륭한 리뷰의 내용으로 보인다. 우리나라에는 GaN의 제조연구가 큰 기업체 연구기관에서 이루어지고 있다. 그러나 Sovothermal법은 우리에게는 생소한 영역이다. 일본, 러시아 및 유럽에서는 수열합성이 오래전부터 연구의 한 영역을 차지하고 있다. 특히 광물합성에는 필수적인 실험수단이다.

저자: Denis, A; Goglio, G; Demazeau, G
자료유형: 학술정보