초록
본 논문에서는 평탄형 GaAs 기판과 $2^{\circ}$, $6^{\circ}$, $10^{\circ}$경사형 GaAs 기판 등 네 종류의 기판에 유기금속 기강성장장치를 이용하여 InGaP 에피막을 성장시켰고, 기판-에피막간의 격자부정합, 탄성변형, 격자굴곡, 부정합응력 등을 측정하여 기판 경사도, 즉 misorientation이 InGaP 에피막의 탄성특성에 미치는 영향에 대해 최초로 연구하였다. 또한 에피막의 x-선 반치폭과 PL강도 및 PL 반치폭, 발진파장 등을 측정하여 기판의 경사도가 에피막의 결정질에 미치는 영향에 대하여도 연구하였다. 시료 분석은 TXRD(tripple-axis x-ray diffractometer)와 저온 (11K) PL(photoluminescence)를 이용하여 수행했다. 기판 경사도 증가에 따라 Ga 원자의 흡착율이 평탄기판의 경우에 비해 상대적으로 증가하였으며, x-선 반치폭이 감소하였다. 또한 선형 탄성이론에 입각하면 격자 misfit 감소에 따라 부정합응력도 감소해야 하나, 반대로 미세하게 증가하는 현상이 관측되었으며 이는 경사기판을 사용할 때 접계면의 에피막 원자의 탄성효율이 향상되는 것에 기인함을 밝혔다. 그리고 기판의 경사도가 증가함에 따라 PL발진파장이 감소하였고, PL 강도는 증가하였으며, PL 반치폭은 감소하였다. 따라서 본 연구에서는 경사기판을 사용할 때 접계면의 탄성효율이 향상되고, InGaP 에피막의 결정질이 향상됨을 밝혔다.
InGaP epilayers were grown on the flat, $2^{\circ}$off, $6^{\circ}$ off, and $10^{\circ}$off GaAs substrates by organo-metallic vapor phase epitaxy, and influences of crystallographic misorientation of the substrate on the structural and optical properties such as lattice mismatch, elastic strain, lattice curvature, misfit stress, and PL intensity /line-width were investigated in this study. Material characterizations were carried out by TXRD( tripple-axis x-ray diffractometer) and low temperature (11K) PL (photoluminescence). With increase of the substrate misorientation angle (S.M.A.), the relative incorporation of Ga atoms on the substrate surface was found to be enhanced. Also, with increase of the S. M. A., the x-ray line-width of the InGaP epilayer was reduced, indicating that the crystal quality of the epilayer could be improved tilth a misoriented substrate. It was also found that the elastic accommodation of the strain-free lattice misfit was more remarkable in a misoriented sample. PL intensity increased, and PL line-width and emission wavelength decreased with the increase of S. M. A. The results conclude that the elastic characteristics and the crystal quality of the InGaP epilayer could be remarkably enhanced when the misoriented substrates were employed.