• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.327-327
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• 2012

사파이어는 우수한 광학적, 물리적, 화학적 특성을 가지고 있는 물질 중의 하나이며, 청색 발광특성을 나타내는 GaN와 격자상수, 열팽창 계수가 가장 유사할 뿐만 아니라 가격도 상대적으로 저렴하기 때문에 GaN 성장을 위한 기판으로 사용될 수 있다. 실제로 사파이어는 프로젝터와 전자파 장치, 군사용 장비 등 다양한 분야에 응용되고 있으며, 발광 다이오드(LED)를 위한 기판으로 활용됨으로써 그 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러나 사파이어 결정의 성장 중에 생길 수 있는 전위(dislocation)와 적층결함(stacking fault) 등의 결정 결함들은 결정 내에 존재하여 역학적, 전기적 성질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 사파이어가 청색 발광소자의 기판으로 사용되는 경우, 사파이어 기판 내부의 결정 결함은 증착되는 박막 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 사파이어의 보다 나은 응용을 위해서는 결정 결함에 대한 평가기술과 결함의 형성 메커니즘 등에 대한 이해가 필요하다. 특히, 결함의 정량적 평가 기술의 개발은 사파이어의 상용화에 중요한 핵심요소 중 하나이다. 결정을 산이나 염기 등을 이용하여 화학적 식각을 하게 되면 분자나 원자 간의 결합이 약한 부분이나 높은 에너지 상태에 있는 부분부터 반응을 하게 되는데, 이러한 반응을 통해 결정의 표면에 형성되는 것을 에치 피트(etch pit)라고 한다. 일반적으로 결정 내에 존재하는 전위는 높은 에너지 상태이므로, 이러한 에치 피트는 전위와 관련되어 있다. 따라서 사파이어 결정과 같은 결정질 물질은 표면의 식각을 통하여 관찰되는 에치 피트 등의 형상이나 반응성 등을 평가하여 결정 특성을 연구할 수 있다. 본 연구는 화학적 식각법으로 사파이어 결정의 특성을 평가하기 위하여 진행하였다. 사파이어 결정의 식각을 위하여 다양한 산-염기 용액들이 사용되었다. 식각 용액의 종류에 따른 사파이어 결정의 식각거동을 연구하고, 표면에 나타나는 형상을 연구하여 사파이어 결정의 구조적 특성을 파악하였다. 특히, 에치 피트 형성거동의 시간 및 온도 의존성에 관한 연구를 진행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.317-317
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• 2012

사파이어는 우수한 광학적, 물리적, 화학적 특성을 가지고 있는 물질 중의 하나이며, 청색 발광특성을 나타내는 GaN와 격자상수, 열팽창 계수가 가장 유사할 뿐만 아니라 가격도 상대적으로 저렴하여 GaN 성장을 위한 기판으로 사용된다. 실제로 사파이어는 프로젝터와 전자파장치, 군사용 장비 등 다양한 분야에 응용되고 있으며, 발광 다이오드(LED)를 위한 기판으로 활용됨으로써 그 수요가 급격히 증가하고 있다. 그러나 사파이어 결정의 성장 중에 생길 수 있는 전위(dislocation)와 적층결함(stacking fault) 등의 결정 결함들은 결정 내에 존재하여 역학적, 전기적 성질에 큰 영향을 미칠 수 있다. 특히 사파이어가 청색 발광소자의 기판으로 사용되는 경우, 사파이어 기판 내부의 결정 결함은 증착되는 박막 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 사파이어의 보다 나은 응용을 위해서는 결함의 형성 메커니즘과 결정 결함의 평가기술 등에 대한 이해가 필요하고, 특히 결함의 정량적 평가 기술의 개발은 사파이어의 상용화에 중요한 핵심요소 중 하나이다. 결정 내 결함이 위치하는 부분은 분자나 원자간의 결합이 약하거나 높은 에너지 상태이므로, 결정의 표면을 적절한 산이나 염기 등을 이용하여 에칭하면 에칭반응은 결정의 전위 위치에 해당하는 부분부터 일어나 결정의 표면에 에치핏을 형성한다. 따라서 결정 표면에 나타나는 에치핏의 개수를 관찰하면 결정의 전위 밀도 파악이 비교적 간단하고, 에칭반응의 이러한 특징은 전위의 정량적 평가에 이용이 가능하다. 본 연구는 4인치 사파이어 조각기판을 수산화칼륨(KOH)으로 습식에칭 후 표면에 나타나는 에치핏의 형성거동과 이의 시간 및 온도 의존성에 관한 연구를 진행하였다. 또한 단결정의 전위밀도를 예측하기 위해 사파이어 조각시편의 단위면적당 에치핏의 개수를 파악하여 에치핏밀도(EPD, etch pid density)를 계산하였고, 값의 불확도(uncertainty)를 계산하여 전위밀도의 신뢰도를 평가하였다. 그 결과, 사파이어 조각시편의 에치핏밀도는 단위면적($cm^2$)당 약 ${\sim}10^2$개로 확인되었고, 이 값은 약 2%의 상대불확도를 가지는 것으로 나타났다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권2호
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• pp.263-268
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• 1998

기상 결정 성장법을 이용하여 twin, grain free인 (100) ZnSe 결정을 성장하였다. (100) ZnSe 결정내의 결함은 X-ray Rocking Curve에 의해 분석하였으며, seed의 질과 성장 속도가 ZnSe 결정의 결함에 가장 큰 영향을 미쳤다. 성장된 (100) ZnSe 결정의 형태는 seed의 모양과 로내의 등온 곡선 및 면들의 성장속도에 의존하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권6호
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• pp.558-562
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• 1999

승화 성장법을 적용하여 성장된 6H-SiC 결정에 대하여, KSV 이론과 성장 계면에서의 미사면(vicinal plane)상의 step 성장 양상을 근거로 하여, 성장 계면에서의 물질 흡착의 거동과 결함의 생성간의 상호 관계를 고찰하고, micropipes와 내부 결함의 생성 원인을 논하였다. micropipe와 면결함등의 결함들은 ledge 혹은 kink에 침입된 불순물에 의하여 step 성장의 진행이 방해받는 부분에 형성되었다. 따라서, SiC 결정에서 이들 결함의 생성은 SiC 결정 성장 계면에 형성되는 결정학적 step 성장면과 분자 또는 원자들의 격자 이동에 관련이 있음을 알 수 있었다.

• 한국결정학회지
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• 제10권1호
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• pp.71-75
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• 1999

융액인상법에 의하여 Nd3+ 이온이 15 at% 주입된 LaSc3(BO3)4 단결정을 성장하였다. 최적의 결정성장 조건하에서 성장된 결정은 결정형이 잘 발달되고 보라색 투명하였다. 편광 현미경에 의한 결정결함 분석결과 성장된 결정 중심부에서 0.1 mm 크기의 기포가 검출되었고, B2O3가 증발하여 결정에 증착된 shoulder 부위에서는 균열이 발생되었으나 body에서는 결함이 검출되지 않았다. X선 회절에 의하여 cell parameter를 측정한 결과 a=7.73 , b=9.85 , c=12.05 , β=105.48o 및 공간군 C2/c의 monoclinic 구조로 분석되었다. 양질의 단결정을 성장하기 위한 결정성장 요소는 회전속도 10 rmp, 인상속도 1.5 mm/h이었다. 성장된 결정은 808 nm에서 강하고 넓은 흡수대와 1050∼1080 nm에 걸친 형광 방출대가 관찰되었다. 성장된 결정을 이용하여 직경 3 mm, 두께 1mm 크기의 micro-chip laser 소자의 제조기술을 확립하였다.

• 한국결정학회지
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• 제14권2호
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• pp.84-92
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• 2003

고속인상은 후처리에 의하여 쉽게 제거될 수 있도록 성장 결함 분포를 작게 만들기 용이하다. 본 연구에서는, 1.0 mm/min 이상의 속도를 갖는 고속 인상 결정을 육성하였으며, 결정 내의 성장 결함 분포를 분석하였다. 최근의 Cz-Si 결정 성장에서 특정 온도구간에서의 냉각속도와 고액계면에서의 온도구배의 균일성 등이 성장 결함 형성에 대하여 인상속도보다 더 중요한 영향을 주는 것이 발견되었다. 따라서, 고속 인상 결정에서 냉각속도와 온도구배의 영향을 분석하였으며, 이를 실제 관찰된 결함 형성거동과 비교하였다. 이론적 고찰을 통하여 공동 결함 형성에 대한 유효인자(Ω)를 도출하였으며, 이로부터 공동 결함의 반경방향 분포 특성을 효과적으로 설명하였다.

• 전기의세계
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• 제28권9호
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• pp.10-15
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• 1979

Si의 결정결함, 특히 dislocation 같은 것은 능동소자의 전기적특성에 큰영향을 끼친다. 그 중에서도 고온의 반도체 제조과정에서 결정결함이 발생하기 쉽다. 특히 에미터 확산시 고농도 불순물 또는 확산과정에서 종종 나타나는 dislocation 같은 결정결함이 가장 문제이다. Si보다 원자반경이 작은 P(인), B(붕소) 같은 불순물을 확산시킬때 원자반경의 차이에 의하여 확산층에 나타나는 strain은 확산으로 인한 dislocation에 의해 이완된다. 여기서 첫째, 확산으로 기인된 dislocation의 발생을 살펴보고 둘째, dislocation이 없는 고농도 확산에 대한 새로운 mechanism을 알아보고 마지막으로 전기적 특성에 대한 확산으로 생성된 결정결함의 영향을 논해 보기로 한다.

• 한국결정학회지
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• 제1권1호
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• pp.8-13
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• 1990

수열육성법에 의해 인공적으로 황수정을 육성하였다. 대형의 보석용 황수정 육성기술을 확립하기 위하여 원료, 종자결정, 용제, 발색제 및 온도구배의 결정육성 요소를 상세히 고찰하였다. 구조동정, 발색, crystal form, 거시 및 미세 결함의 관찰 및 흡수 spectrum 분석을 통하여 육성된 결정의 품질을 평가하였다. 결정 육성 결과 발색이 우수하고 결함이 적은 길이 205nm, 폭 58mm, 두께 35m(무게 1kg)의 대형 황수정 육성에 성공하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.49.1-49.1
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• 2010

본 연구에서는 증착법에 의해 제조된 다결정 실리콘을 이용한 태양전지 제작과 관련하여 다결정 실리콘 씨앗층 제조를 위한 기판에 대하여 연구를 수행하였다. 다결정 실리콘 씨앗층을 제조할 수 있는 기술중 aluminum-induced layer exchange(ALILE) 공정을 이용하여 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하였다. glass/Al/oxide/a-Si 구조로 알루미늄과 비정질 실리콘 계면에 알루미늄 산화막을 다양한 두께로 형성시켜, 알루미늄 유도 결정화에서 산화막의 두께가 결정화 특성에 미치는 영향, 결정결함, 결정크기에 대하여 연구하였다. 형성된 다결정 실리콘 씨앗층 막의 특성은 OM, SEM, FIB, EDS, Raman spectroscopy, XRD, EBSD 을 이용하여 분석하였다. 그 결과 산화막의 두께가 증가할수록 결함도 함께 증가하였다. 16nm 두께의 산화막 구조에서 <111> 방향의 우선배향성을 가진, $10{\mu}m$의 sub-grain 결정립을 갖는 씨앗층을 제조 하였다.

• 한국결정학회지
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• 제9권2호
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• pp.131-137
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• 1998

결정결함의 밀도가 낮은 GaN epitaxy 막을 MOCVD(metal organic chemical vapour deposition) 방법에 의해 성장시켰다. 기판은 6H-SiC를 사용하였으며, AlN과 GaN으로 구성된 이중 buffer 층을 도입하였다. GaN buffer 층은 반응원료인 trimethyl gallium(TMG)과 NH3 가스를 교호식펄스공급(alternating pulsative supply, APS)방법에 의해 만들었다. AlN buffer/6H-SiC 위에 초기단계에 형성되는 GaN 섬은 APS처리에 의해 크기가 커지는 것을 AFM(atomic force microscope)으로 관찰하였다. Buffer 층의 역할은 그 위에 성막시킨 GaN epitaxy 막의 결정성과 결함밀도에 의해 조사하였다. 성막된 GaN의 결정구조와 결정성은 DCXRD(double crystal X-ray diffractormeter)에 의해 측정되었다. 결정결함은 EPD(etching pit density)를 측정하는 방법으로 알칼리혼합용에서 처리된 막을 SEM(scanning electron microscope)으로 관찰하였다.