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에피택시 결정성장과 반도체 양자세선의 광학적인 성질

전문가 제언: ○ 전자소재로 단결정을 사용할 때는 로드 또는 벌크를 이용하는 경우와 기판 위에 결정을 비교적 엷은 층으로 만들어 사용하는 경우가 있다. 후자는 반도체 소자 또는 집적회로를 구성하기 위한 매우 중요한 전자회로구조이다. 이것이 바로 에피택시 결정성장이다. 전자는 고전적인 방법이고 후자는 정밀소재를 제조하는 첨단과학 소재제품을 만드는 현대적인 기술이라 할 수 있다.

○ 에피택시 결정성장(epitaxial crystal growth)은 방위성장이라고도 말한다. 이 현상은 천연광물의 형성과정으로 오래 전부터 알려져 있는 내용이다. 물리적으로 흥미 있는 연구의 대상으로 그 역사도 길다. 그런데 이 물리적인 현상을 박막제조에 도입하여 근년에는 공업적인 규모로 생산이 이루어지고 있고, 연구개발도 활발하게 진행되고 있다. 특히 이물질로 이루어지는 에피택시성장에는 Si on sapphire, (GA,Al)As on GaAs의 경우가 주종을 이루고 있으나, 이 이외의 반도체 에피택시 디바이스에 대한 응용범위가 급속도로 확대되어 나가고 있다.

○ 현재 에피택시기술은 초미세가공기술로 발전하여 반도체 나노미터 범위의 가공 및 제어가 가능하게 되었다. 반도체 산업분야에서는 최소가공치수 300nm의 대규모 집적회로가 실용화 되고 있는 것으로 알고 있다. 에피택시 기술은 반도체에 있는 전자에 퍼텐셜 벽을 설치하여 수10nm의 작은 영역에 전자를 가두어 두는 것이다. 그래서 전자가 가는 길을 만드는 것이다. 전자 1개를 조정하는 단 전자 소자의 새로운 동작원리가 속속 개발되고 있는 중이다. 양자세선(quantum wire)이나 양자 점(quantum dot) 등을 활성 층으로 이용한 반도체레저는 종래의 레저에 비하여 온도특성이 크게 향상된 레저가 곧 출현할 것으로 기대해 본다.

○ 한국도 대학 또는 출연연구기관에서 10여 년 전부터 양자세선에 대한 연구가 산발적으로 진행되고 있다. 에피택시 결정성장도 연구기관에서 유기금속화합물을 이용해서 진공에피택시, 기상에피택시, 액상에피택시에 관한 연구를 수행하고 있다. 에피택시기판은 반도체생산 기업체에서 대량생산하고 있는 것으로 알고 있다.

저자: Wang, XL; Voliotis, V
자료유형: 학술정보