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광대역 밴드-갭 반도체 개발

전문가 제언: ○ III족 원소 Al, Ga, In과 V족 원소 N, P, As, Sb로 구성되어 있는 화합물을 III-V혼정반도체라고 한다. 결함이 적은 에피택시 박막 층을 작성 하자면 기판과 그 위에 성장할 결정화합물의 격자정수가 서로 일치해야 한다. 기판과 성장결정의 격자정수가 맞지 않으면 결정제품에 응력이 생겨 결정에 결함이 발생한다.

○ III-V족 원소가 1:1로 결합한 화합물은 섬아연광(ZnS)구조를 하고 있다. 이들의 융점은 동일원소의 화합물에서는 상대원소의 원자번호의 증가와 함께 저하한다. 에너지 갭도 상대 원자번호의 증가와 더불어 감소한다. 순수한 III-V족반도체에 이물질 원소를 첨가한 소자가 실용적인 반도체로 널리 쓰이고 있다.

○ 정교한 결정을 작성할 때에는 에피택시(epitaxy)방법으로 만든다. Epi는 "on"이고, taxy는 “orderly arrangement"라는 뜻이다. 정교하게 결정을 기판에 증착하는 에피택시방법에는 액상, 할로겐, 금속유기화합물 기상에피택시(metal-organic-vapor-epitaxy)기술이 있다. 특허에서는 이 가운데 어떤 방법으로 III-V반도체를 작성했는지는 모호하다.

○ III-V반도체는 청색에서 자외선영역에 이르는 넓은 밴드 갭을 가지고 있어 결정성장과 발광 디바이스 개발이 경쟁적으로 이루어지고 있다. 그런데 III-V화합물은 분해 압이 높아서 벌크결정을 만들기는 어렵다. III-V결정의 결함을 크게 줄이는 에피택시 성장용 기판을 만들어 판매하는 용도로 개발한 것 같다.

○ 개발한 내용은 기판위에 미세한 구획을 작성한다. 구획된 모양은 기둥(결정받침구조)이다. 기둥위에 III-V반도체를 에피택시방법으로 성장한다. 기판에서 분리되어 새워진 미세 기둥은 모체 기판으로부터 완전히 독립한 기판이 된다. 모체의 큰 기판에서 나타나는 격자 뒤틀림현상을 기둥기판에 성장한 III-V결정에 미치는 영향을 크게 줄이는 기술이다.

저자: Frahm, Robert, et al.
자료유형: 특허정보