The effect of the processing parameters on the growth of GaN thick films by a sublimation technique

The development of large area GaN substrates is one of important issues in expanding of GaN-based applications. In order to investigate the possibility, GaN thick films were grown by a sublimation technique, using MOCVD-GaN films grown on a sapphire as a seed-crystal substrate and a commercial GaN powder as a source material. The pressure in chamber under the fixed flow rate of $N_2$ gas and $NH_3$ gas was kept at 1 atmosphere and the effects of the various processing parameters such as the distance between source material and seed crystal, the temperature of top- and bottom heater and the growth time during the growth of GaN thick film were investigated. The growth feature and microstructure of the GaN thick films were observed by SEM and XRD. The optical bandgap properties and the defects were evaluated by the PL measurement. By these results, the growth conditions such as the distance between the GaN source and the seed substrate, the growth temperature and the growth time were determined for the satisfied growth of GaN thick films.

승화법에 의한 GaN 후막성장시 공정변수의 영향

대면적 GaN 기판재료의 개발은 GaN 계열의 응용 가능성을 확대하기 위한 중요한 과제중 하나이다. 이러한 가능성을 조사하고자 본 연구에서는 seed 기판으로 MOCVD-GaN 박막과 소스 물질로서 상업용 GaN 분말을 이용하여 승화법에 의해 GaN 후막 성장을 시도하였다. 일정한 $N_2$ gas와 $NH_3$ gas 유량으로 성장실의 압력을 대기압으로 유지할 때 후막성장에 대한 승화소스물질과 seed 기판 사이의 거리, 상ㆍ하부 히터의 온도, 성장시간 등의 영향들을 연구하였다. 성장된 GaN후막은 SEM 및 XRD등을 이용하여 후막성장 형태 및 구조를 관찰하였고 상온에서 PL특성측정을 통하여 후막의 광학적인 밴드갭 및 결함 등을 조사하였다. 이로부터 양호한 GaN 후막성장에 필요한 공정요소로서 소스와 seed 기판 간 거리, 상ㆍ하부 히터의 온도 및 성장시간 등의 조건들을 정할 수 있었다.