HVPE방법에 의한 비극성 GaN의 결정성장

전문가 제언

○ GaN는 육방정계 광물 우르짜이트(wurtzite)형 구조를 가지고 있다. 실온에서 3.39eV 정도의 직접 전이에너지 갭(gap)이 있어 와이드 갭 반도체로 분류한다. 청색에서 자외선영역에 이르는 발광소자 개발에 대한 물성연구가 현재 활발하게 이루어지고 있다. GaN은 성장온도에서의 분해압이 너무 높기 때문에 벌크 단결정 성장은 매우 어렵다.

○ 벌크 GaN단결정보다 박막성장에 대한 연구가 현재 GaN 제조의 핵심기술로 되어있다. 현재 성행하는 박막성장방법으로는 HVPE(hydride vapor phase epitaxy), MOVPE(metal-organic vapor phase epitaxy), GSMBE(gas source molecular beam epitaxy)방법 등이 주로 이용된다. 이들 방법 중에서도 HVPE방법에서 양질의 결정박막이 얻어지고 있다.

○ HVPE방법에는 Ga-HCl-NH3, GaCl3-NH3, Ga-NH3반응, GaBr2.4NH3의 열분해 및 GaN분말의 승화 재결정법 등이 있으나 Ga-HCl-NH3반응이 널리 사용된다. 850℃에서 금속 Ga에 HCl를 반응시켜 생성한 GaCl에 NH3을 혼합해서 1000~1100℃에서 반응시키면 GaN가 얻어진다. 기판은 사파이어 C-면이다. SiC, 스피넬을 사용하는 예도 있다.

○ 특허의 내용은 GaN의 m-면(10-10)에 비극성면을 성장시키는 기술이다. 해태로(hetero)기판을 사용해서 결정을 성장시키면 종종 극성면이 나타난다. 격자부정합으로 인하여 기판과 성장결정체간의 뒤틀림현상이 나타난다. 해태로-기판을 사용할 때에는 GaN와 유사한 III-N화합물을 먼저 성장시키고 그 위에 GaN을 성장시킨다.

○ 이 기술은 10년 전부터 알려진 기술이다. 특허에서는 GaN박막의 성장조건을 정확히 제시한 것이 돋보이는 부분이다. 한국에서도 III-V반도체에 대한 연구논문은 쉽게 찾을 수 있다. 한국화학연구소에서도 오래전부터 III-N에 연구를 수행하고 있다. 품질에 손색이 없는 시제품도 생산하고 있는 것으로 알고 있다.

저자

Spiberg, Philippe, et al.

자료유형

특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

WO20110056890

잡지명

PCT특허

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

~20

분석자

박*학

분석물

• HVPE방법에 의한 비극성 GaN의 결정성장.pdf [241,281 byte]

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