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암모니아 열 방법에 의한 고품질 III-족 질화물결정의 제조

전문가 제언: ○ 암모니아 열 방법을 사용해서 III-족 질화물(대표적인 화합물 GaN, GaInN등)단결정을 제조하는 기술은 수열합성(hydro-thermal synthesis)방법으로 수정(SiO2)을 만드는 방법과 대단히 유사하다. 수정(속칭 차돌)은 광물이다. 수정은 압전(piezoelectric)재료로 통신에서 음파를 조절해 주는 소자로 그 용도가 매우 넓다.

○ 화합물의 결정을 성장할 때에는 언제나 그 화합물이 성장하는 장소에 기판을 사용한다. 기판으로 사용하는 물질은 성장하는 물질과 동종성분의 결정격자상수(crystal lattice constant)를 가지는 결정을 사용한다. 그러나 III-족 질화물의 벌크결정은 성장하기가 어렵기 때문에 사파이어(Al2O3)나 실리콘(Si)기판을 사용하여 성장하는 것이 보통이다.

○ 사파이어(a-Al2O3)는 커런덤(corundum)구조를 가지고 있다. 결정의 c면(0001)에 GaN을 성장한다. 커런덤의 격자정수는 a=4.758Å, c=12.99Å이다. 그러나 GaN의 격자정수는 a=3.180Å, c=5.166Å임으로 격자부정합이 너무 크다. 그 때문에 사파이어기판에 GaN를 성장하면 성장 층에 결함이 많고, 파열이 일어나서 성장에 어려움이 많다.

○ III-족 질화물은 발광다이오드로 그 용도가 매우 다양하다. 대형 단결정제조가 가능해 진 것은 결정성장 기술에 큭 전환점이 된 것으로 평가한다. 이 특허에는 성장을 촉진하는 III-족 보론(B)과 결정종자에 극성표면을 첨가하여 성장을 활성화 한 기술로 높이 평가할 만하다. 한국에서도 GaN에 관한 연구는 오래전부터 수행되고 있다.

저자: Pimputkar, Siddha et al.
자료유형: 특허정보