육방정계 GaN 단결정 성장

전문가 제언

○ 용매에 용질을 녹이면 용액이 만들어진다. 용액 중의 용매를 증발하면 용해도의 차이에 의하여 용질의 결정입자가 용기 바닥에 침전한다. 침전한 결정입자를 결정의 용도에 맞게, 그리고 경제성이 있도록 제조하는 기술이 결정성장 산업이다. 화합물의 구조해석, 물리적인 물성 규명에는 단결정이 필요하다.

○ 산업용 대형 단결정은 1950년대에 수정(SiO2)성장에서 비롯한다. 규석알갱이와 20% NaOH용액을 고압용기에 80%로 충전한다. 용기 윗부분에 종자를 매달고 규석이 있는 부분의 온도를 380℃, 종자가 있는 부분의 온도를 350℃로 설정하여 30일간 유지하면 수정이 얻어진다. 이것이 수열합성 또는 수열성장 수정이다.

○ III-V반도체의 광전재료에서 수요가 가장 많은 소재는 GaN로 알려져 있다. 에피택시 방법으로 GaN 박막을 성장하여 소재로 사용하는 것이 현재의 추세이다. 수요의 증가에 대비하는 길은 단결정 잉곳을 육성하는 것이 바람직하다. 그래서 수열방법의 원리를 이용하여 암모니아를 용매로 사용하는 방법, 즉 암모노열 방법이 수년 전부터 시도되어 왔다.

○ 수열방법에서 용매를 물로 사용하는 대신 암모니아를 사용하는 것이다. 결정종자, 결정원료도 수열방법에서와 마찬가지로 GaN를 원료와 기판으로 사용한다. 다만 융해영역인 원료를 용기의 상단에, 성장영역의 결정종자를 용기 하단에 설치하는 것이 수열방법과 다른 점이다. 2010년 4월에 한국화학연구원에서 GaN 잉곳 성장을 시도할 것으로 본다.

○ 결정에 존재하는 결정면은 그 결정체의 특이한 물성을 나타낸다. 성장속도가 느린 면과 빠른 면이 존재하고, 또 성장 도중에 결함이 발생하는 면과 잘 발생하지 않은 면이 존재한다. GaN 단결정을 성장할 때에 결정성장면을 알맞게 선택하면 용도와 경제성에 부합하는 제조방법을 제공하여주는 특허로 생각한다.

저자

Satto et al.

자료유형

특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

WO20090146384

잡지명

PCT특허

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

~34

분석자

박*학

분석물

• 육방정계 GaN 단결정 성장.pdf [493,740 byte]

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