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면 제어기술에 의한 고품질 질화물 반도체의 제작

전문가 제언: ○ 일본의 NEDO로부터 (주)금속계 재료연구개발센터(JRCM)에 위탁되어 2002년까지 5년간에 걸쳐 시행된 “21세기의 밝은 빛(고효율 전광변환 화합물 반도체 개발)” 연구개발 과제가 있다. 이 과제에서는 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 이용한 에너지 절감 조명의 실용화를 목표로 하여 “전기ㆍ광 변환 효율이 높은 LED용 화합물 반도체의 개발”과 이를 조명용 광원으로 이용하기 위해 필요한 기술과제의 해결을 검토해 왔다.

○ LED는 현재의 조명기구인 백열전구나 형광등과는 발광원리가 다르다. 소형이면서 밝고 소비전력이 같은 밝은 전구의 약 1/8, 형광등의 약 1/2로써 에너지 절감의 우수한 특성을 가지고 있다. 수명이 길고 내 충격성이 우수하며, 소형경량으로써 기존의 광원과 같은 유해한 폐기물이 없고 친환경적인 우수한 광원으로써 이용할 수 있다.

○ LED 중에서 고출력 자외 LED는 사파이어 기판 위에 금속유기기상성장(MOVPE, Metal Organic Vapor Phase Epitaxy) 법에 의해 발광층 등의 박막결정구조를 에피택셜(epitaxial) 성장시켜 접합(packaging) 기술에 의해 LED 소자로 완성한 것이다.

○ 에피택셜 성장법이란 박막의 성장기술 중에서 미리 만들어진 단결정 기판의 표면에 그 결정과 결정 방향을 맞추어 새로운 결정층을 형성하는 기술이다. 일반적으로 에피택셜에 의한 결정성장은 결정의 융점보다도 낮은 온도에서도 가능하기 때문에 불순물의 혼입도 적고, 순도가 높은 고품질의 결정을 만드는 수단으로써 우수하다.

○ MOVPE 법은 유기금속을 원료로 사용하는 것에 특징이 있다. 질소의 원료는 암모니아 가스를 사용하고 있다. 이들 원재료는 기체상태(vapor phase)로 기판 위에 운반되어 열분해 된 후 결정기판 위에서 반응하여 박막결정이 성장하게 된다. 즉 GaN계의 재료에 의한 광 장치에 있어서 Ⅲ족 질화물 결정은 일반적으로 사파이어나 6H-SiC의 기판 위에서 MOVPE 법에 의해 고품질의 에피택셜 성장막이 얻어지고 있다.

저자: Hideto MIYAKE, Kazumasa HIRAMATSU
자료유형: 학술정보