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비단결정기판을 이용한 III-V나노구조결정제조의 새로운 길

전문가 제언: ○ 결정성장 가운데 에피택시 성장에는 기본적으로 기판을 필요로 한다. 기판을 선정하는 데는 성장물질의 결정격자 뒤틀림에 영향을 주지 않는 기판을 사용한다. 말하자면 격자정합이 이루어지는 기판을 골라야 한다. 격자정합이 맞지 않으면 단결정이 성장될 수 없다. 필요로 하는 기판을 가공하는 데에도 세심한 기술과 노력이 요구된다.

○ 에피택시로 박막을 제조하는 기술이 개발 초기에는 용도 면에서 주류를 이루었다. 최근 결정성장 기술은 놀라울 정도로 발전되어 있다. 박막뿐만 아니라 나노세선, 나노상자 등으로 발전하게 되었다. 나노세선은 나노와이어, 나노상자는 양자점에 해당한다. 이들 소재의 제조기술이 거의 정착단계에 이르고 있다.

○ 반도체에 있는 전자는 3차원의 자유도를 가지고 있다. 즉 x, y, z의 어떤 방향으로도 움직이게 되어 있다. 전자의 움직임 방향을 한 방향씩 닫으면 전자의 자유도는 1차원 내려가서 2차원으로 된다. 2차원 자유도를 가지는 전자의 방향을 1방향, 또는 2방향을 닫으면 1차원전자, 0차원전자가 된다. 1차원이 와이어, 0차원이 양자점이 된다.

○ 기판결정의 방위만을 정확하게 결정하여 설치하면 결정성장이 일어나는 도중에 저절로 와이어가 형성되어 나온다. 다른 특별한 기술이 필요하지 않다. 저자는 굳이 결정기판을 사용할 필요가 없다는 것을 강조하고 있다. 비정질을 사용해서 가능하다는 아이디어를 제의하고 있다. 기초적인 배경이론이 제시되었으면 한다.

○ 결정성장에서 기판은 결정종자와 같은 역할을 한다. 대형 단결정을 성장할 때에도 적당한 결정종자를 구하기가 힘들면 다결정을 사용해서 성장하는 경우가 있다. 다결정에서 성장된 결정은 유사결정이다. 유사결정을 다시 종자로 사용하면 다음에는 단결정에 가까운 결정이 얻어지게 된다. 이러한 과정을 반복하면 정상적인 단결정이 얻어진다.

저자: Nobuhiko P. Kobayashi
자료유형: 학술정보