단일 온도대역 수평 Bridgman(1-T HB) 법에 의한 GaAs 단결정 성장

Single Crystal Growth of GaAs by Single Temperature Zone horizontal Bridgman(1-T HB) Method

단일 온도대역 수평 Bridgman(1-T HB)법에 의해 2인치 직경의 GaAs 단결정을 성장시키기 위하여 그 장치를 설계·제작하였고, undoped, Si-doped 및 Zn-doped 단결정을 성장하였다. 단결정성의 측면에서 성장횟수별 비로 0.73의 단결정성을 보였고, 격자결함 밀도(etch pit density)는 n-type의 경우 평균 5,000/cm2, p-type의 경우 10,000/cm2, 그리고 undoped의 경우 20,000/cm2 정도를 보였다. 한편 undoped GaAs 단결정의 경우, Hall 측정에 의한 carrier 농도가 ∼1×1016/cm3인 것으로 나타나 기존의 이중 온도대역(2-T : double temperature zone) 또는 삼중 온도대역(3-T : three temperature zone) 수평 Bridgman 방식에 비하여 Si 유입량이 절반 수준인 것으로 측정되었다. 따라서 1-T HB 방식에 의하여 2-T나 3-T HB 방법보다 나은 수율을 갖고 더 순도가 높은 GaAs 단결정을 성장시킬 수 있었다.

The single crystal growth has been carried out with the newly designed 1-T HB(single temperature zone horizontal Bridgman) system for GaAs crystals of 2 inch diameter doped with Si, Zn or undoped. With this method, incidence probability of single crystallinity was shown to be 0.73. Lattice defects evaluated from EPD(etch pit density) measurement were in the range of 5,000-20,000/cm2, dependent upon the doping condition. For the undoped GaAs crystals, carrier concentrations from the Hall measurement were ∼1×1016/cm3 at the seed part, which were less than half the concentrations of double of triple temperature zone(2-T, 3-T) HB grown crystals. By the 1-T HB method, therefore, GaAs crystals can be grown successfully with better yield and higher purity.