Effects of antimony addition on growth of InGaN nano-structures by mixed-source HVPE

We report on the growth and characteristics of the structural and optical properties of InGaN nano-structures doped with antimony (Sb) as a catalyst. The use of catalyst has been explored to modify the growth and defect generation during strained layer heteroepitaxial growth. We performed the growth of the InGaN nano-structures on c-sapphire substrates using mixed-source hydride vapor phase epitaxy (HVPE). The characteristic of samples was measured by scanning electron microscope (SEM) and photoluminescence (PL). The aligning direction of c-axis of the InGaN nano-structures was changed from vertical to parallel or inclined to the surface of substrates when the Sb was added as a catalyst. The indium composition was estimated about 3.2% in both cases of with or without the addition of Sb in the InxGal-xN structures. From the results of InGaN nano-structures formed with the addition of Sb, we can expect the performance of optical devices would be more improved by reduced piezo-electric field if we use the InGaN nano-structures of which c-axes are aligned parallel to the substrates as an active layer.

혼합소스 HVPE 방법에 의한 InGaN 나노구조의 성장에 있어서 Sb 첨가의 영향

본 논문에서는 Sb를 촉매제로 이용하는 경우의 InGaN 나노구조의 성장과 구조적 특징 및 광학적 특성에 대해서 연구하였다. 결정성장에 있어서 촉매제의 사용은 성장 모드의 변화와 결정 결함의 감소 등을 위한 목적으로 많이 사용되어왔다. 본 연구에서는 혼합소스 HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 사용하여 (0001) 사파이어 기판 위에 InGaN 나노구조를 성장하였고, 구조적 및 광학적 특성은 scanning electron microscope(SEM)과 photoluminescence(PL)를 통해 평가하였다. Sb이 첨가되지 않은 경우에는 InGaN 나노구조가 c-축 방향으로 정렬되는 경향을 보이지만 Sb이 첨가된 경우에는 InGaN 나노구조의 c-축 방향이 기판에 대해 평행하거나 경사진 방향으로 정렬되고 있는 것을 관찰할 수 있었다. In의 조성은 Sb 의 첨가 여부에 관계없이 약 3.2% 정도로 계산되었다. 이러한 결과들로부터 측면 배향된 나노입자를 활성층으로 하는 광소자에 적용할 경우 압전 전계를 완화할 수 있기 때문에 광소자의 발광 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.