III족 질화물 결정성장용 고압용기

전문가 제언

○ 광전재료에서 질화갈륨(GaN)은 앞으로 크게 기대되는 반도체이다. 1990년대에 GaN을 사용하여 p-n 접합 발광 다이오드가 만들어지고 난 다음 청색 발광다이오드(light emitting diode; LED), 이어서 녹색 발광다이오드가 실용화되었다. 현재는 대형표시장치에 LED를 선호한다. 21세기에는 많은 조명에 GaN 소재를 이용할 것으로 보인다.

○ GaN의 단결정제조는 1970연대에 이루어졌다. 금속 Ga에 HCl을 반응하여 나온 GaCl, 혹은 GaCl2에 NH3(halogen or hydride vapor phase epitaxy)을 반응하여 GaN을 얻었다. 여기서 얻어진 결정을 이용하여GaN의 밴드구조, 광학적 특성 등 기초적인 물성은 해명되었으나, 발광소자로서의 응용 면에는 결정품질이 열악하여 진전을 보지 못했다.

○ Ga과 NH3, N2를 이용하여 GaN의 박막을 제조하는 합성은 현재도 용도에 구애를 받지 않고 수행되고 있다. 특허의 내용은 기존의 성장장치를 개량하여 품질이 우수한 제품을 얻고 있다는 것을 소개한다. 수열합성의 원리와 유사하다. 원료의 융해 영역을 고압용기의 상단에, 결정성장 영역을 용기의 하단에 설치하는 것을 제안한다.

○ NH3은 기체, 액체, 고체로 변화한다. 각종 용매에 용해가 잘 일어난다. NH3에서 해리되어 나오는 N2와 H2를 이용하여 반응조건으로 활용해서 GaN박막을 성장해온 재래의 VPE 방법을 모방한 기술이라고 본다. 융해온도를 510℃로, 성장온도를 575℃로 고정하여 NH3의 해리 정도를 알맞게 불활성기체를 주입해서 조절하는 기술이다.

○ GaN 결정성장에 GaN결정을 기판으로, 또 GaN의 다결정을 공급물질(nutrient)로 사용하는 것을 시도한 첫 경우다. GaN는 성장온도에서 분해 압이 높아서 벌크 단결정을 성장하는 데 불편이 있었다. 기판과 공급물질 모두를 GaN을 사용해서 결정성장에 성공한 경우로 본다. 최종제품의 품질평가에는 제품의 산소 함량만을 알려주고 있다.

저자

Hashimoto et al.

자료유형

특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

WO20090149300

잡지명

PCT특허

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

~51

분석자

박*학

분석물

• III족 질화물 결정성장용 고압용기.pdf [475,830 byte]

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