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열전재료 단결정 AlInN-GaN의 제조

전문가 제언: ○ III-V반도체에서 청색 LED(light emitting diode), 녹색 LED가 발견되고 나서 조명산업에 일대 형명이 일어나게 되었다. 정보처리분야에서 III-V반도체 광원을 사용해서 정밀광학기록장치가 현재에도 경쟁적으로 제품화되어 시장에 출시되고 있다. 고기능소자 제조에는 고품질단결정이 꼭 필요한 것은 아니다.

○ III족(Al, Ga, In)과 V족(N, P, As)원소에서 2원자화합물을 형성한다. 가령 GaN의 경우 Ga은 4s2, 4p1, 4d0(dz2, dx2y2, dxy, dyz, dzx), N은 2s2, 2p3의 외각전자를 가지고 있다. Ga의 4s2에서 전자 1개가 4d궤도로, N의 2s2에서 전자 1개가 Ga의 4d궤도로 승진하면 각 궤도에는 전자가 1개씩 채워져 있어 H2O처럼 안전한 결합(octet rule)을 형성한다.

○ 특허에서 소개하는 III-V반도체는 AlN의 중간에 In원소를 삽입한 n-Al1-xInxN의 형태를 취하고 있다. 여기서 n는 캐리어농도(밀도), x는 In첨가량에 따라 자동적으로 화합물의 조성이 결정된다. x와 1-x를 합한 양(몰농도)은 III족 원소 1개의 원자량에 해당한다. n과 x의 양을 변화시키면서 나타나는 반도체의 물성을 조사한 연구내용이다.

○ n-Al1-xInxN의 조성을 가지는 물질은 엄격히 말하면 화합물이 아니고 혼합물(mixture, alloy),또는 혼정(mixed crystal)이라 할 수 있다. 오래전부터 다원소로 구성된 반도체에 대한 연구가 대학 및 연구기관에서 활발하게 이루어지고 있다. 이에 관한 특허도 해외 또는 국내에서 종종 출원되고 있다.

저자: Tansu, Nelson et al.
자료유형: 특허정보