LEC법 GaAs 단결정의 종단쌍정 발생

Generation of Longitudinal Twin of GaAs Single Crystal by LEC Method

GaAs 단결정을 LEC법으로 성장시킬 때 종단쌍정이 자주 발생하여 문제가 된다. 종단쌍정이 발생 하면 (100) 방향의 성장축이 (221)로 바뀐다. 본 실 험에서는 (100) 방향의 성장축으로 직경 3 inch의 CaAs 단결정을 LEC법에 의해 성장시키고, SPW photo-etching법에 의해 GaAs 단결정성장에서 생성 된 striation과 edge facet를 관찰하여 상호관계를 연 구하였다. 이들의 불안정한 생성이 종단방정 발생의 원 인 이었다. Striation의 형태는 결정직경, 융액량등의 성장조건에 따라 변화하였다. 결정주변부에서는 미시적인 striation 형태의 변화가 있었는데, 이는 용액대류의 불안정에 기인한 것이었다. {lll} 면으로 구성된 edge facet은 결정주변부에서 striation의 형태가 볼록 해질 때 잘 생성되었다. 이것은 striation과 {lll} edgp facet이 이루는 각도가 작아지기 때문이었다. 종단방정은 결정축에 수직한 (110) 방향의 결정 표면에서 발생하였다. 이들은 불안정한 융액대류에 의해 생성되어 결정이 성장함에 따라 결정속으로 전파되었다. 종단방정은 {lll} edge facet의 재용융 후 재성장의 성장속도가 매우 빠를 때 발생하였다. 따라서 이러한 종단쌍정의 발생을 억제하기 위해서 는 고액계면에서의 급격한 융액대류의 변화가 생기 지 않도록 하여야 한다.

When GaAs single crystals are grown by LEC method, a serious problem is that longitudinal twins are often generated. the growth axis is changed from (100) to (221) direction by logitudinal twin. In this experiment, 3 inch GaAs single crystals, slaving (100) uonh axis, were von by LEC method. Striations and edge facets generated during crystal growth, were observed by SPW photo-etching. Relationship between striations and edge facets was studied. Instability of their generation was the cause of goneration of longitudinal twins. The shape of striations was changed with the growth conditions such as crystal diameter and melt volume. In the region of crystal edge: there was the microscopic fluctuation by the instability of melt convection. Edge facets consisting of {111} plane developed well in the region which striation were convex to the melt. Because the angle between striation and {111} edge facet decreased in that region. Longitudinal twins were generated on the crystal surface at the <111> direction which is perpendicular to the growth axis. These were generated by unstable melt convection and propagated in the crystal as crystal grew. Longitudinal twins were generated when regrowth rate was very fast after {111} edge facets were remelted. So, in order to supress the generation of longitudinal twin, abrupt change of melt convection must be prohibited.