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III-족 질화물의 결정 성장

전문가 제언: ○ 금속반도체(Si, Ge, Al, Ga, In등)의 질소(N)화합물인 질화금속(MN)에 대한 물성연구는 요즘 들어 부쩍 늘어나고 있다. 반도체금속 뿐 아니라 일반금속의 질화물의 합성에 관한 연구도 활발하게 진행되고 있다. 반도체는 넓은 의미에서는 도체로 본다. 금속은 도체, 질소는 절연체, 이들이 결합해서 전자이동을 제한하는 반도체가 질화금속이다.

○ III-족 금속과 N2, 또는 NH3을 고온고압에서 반응하여 III-족 질화물을 합성, 이 질화물을 결정으로 성장한다. 그래서 이 공정을 암모니아 열 방법(ammonothermal method)이라고 한다. 이 방법은 수열합성에서 얻은 화합물을 수열방법(hydrothermal method)으로 결정을 얻는 수열성장과 유사하다.

○ 암모니아 열 합성이나 수열합성은 모두 강제반응이다. 고압반응용기 (autoclave)에 반응물질을 넣고 온도를 고온으로 하면 반응물의 충전율에 의하여 용기에 압력이 발생한다. 반응이 잘 일어나지 않는 화합물은 고압 용기에 넣어 반응시키는 경우가 많다. 고온에서 흑연에 순간적인 고압을 가하여 보석을 만든다. 보석은 탄소의 동소체이다.

○ 기업체, 연구기관, 대학에서는 오래전부터 금속질화물에 관한 연구가 이루어지고 있다. III-족 질화물의 대형단결정은 그 성장조건을 다루기가 대단히 어렵다. 그래서 아직은 연구소에서만 기초연구가 가능하다고 본다. 현재 III-족 질화물의 에피택시(epitaxy)성장은 대학에서, 단결정은 한국화학연구원에서 연구가 수행되고 있는 것으로 알고 있다.

저자: Pimputkar, Siddha et al.
자료유형: 특허정보