• Title/Summary/Keyword: 결정 성장

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Growth and Properties of GaN Crystals by Vapor Transport Method (Vapor Transport법에 의한 GaN 결정의 성장과 특성)

  • Kim, Seon-Tae
    • Korean Journal of Materials Research
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    • v.9 no.3
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    • pp.295-300
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    • 1999
  • 액상의 Ga으로부터 공급되느 기체상태의 Ga과 $NH _3$$1050~1150^{\circ}C$의 온도범위에서 직접 반응시켜 사파이어 기판위에 직경이 5~27$\mu\textrm{m}$이고, 높이가 $2~27\mu\textrm{m}$인 육각기둥 형태의 GaN 결정을 성장하였다. GaN 결정의 성장 초기에는 c-축 방향으로 우선 성장된 후 성장시간과 성장온도 및 $NH_3$의 유량이 증가함에 따라 기체상태의 Ga공급이 제한됨으로써 성장률이 둔화됨과 동시에 $\alpha$-축 방향으로 우선 성장되었다. GaN 결정의 크기가 증가함에 따라 결정의 품질이 개선되어 X-선 회절강도와 중성도너에 구속된 엑시톤 관력 발광밴드 (I\ulcorner)의 강도가 증가하고, I\ulcorner 발광밴드의 반치폭이 감소하였다.

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Ruby single crystal growth by the xenon-arc type floating zone method (Xenon-arc type floating zone법에 의한 루비 단결정 성장)

  • 정일형;임창성;오근호
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.7 no.4
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    • pp.521-527
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    • 1997
  • Ruby single crystals of 6-7 mm in dialneter and 20-25 mm in length were grown by the xenon-arc type floating zone method using a self-designed FZHY1, Calcination and sintering conditions were investigated and optimum growth conditions were established for controlling the factors such as growth rates, rotation speeds and cooling rates. Also the available energy levels of $Cr^{3+}$ were calculated from transmission data. The growth direction of the crystals was [1010] direction identified by Laue back reflection pattern. The distribution of refractive indices on the wafer of the grown crystals was homogeneous except for the edges of the wafer. The crystals could be used as a laser material with a wavelength of 693 nm and a metastate level.

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A study on the repeatability of large size of AlN single crystal growth (AlN 단결정 성장에 대한 반복 성장성에 관한 연구)

  • Kang, Seung-Min
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.28 no.4
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    • pp.148-151
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    • 2018
  • A large single crystal of AlN was grown by PVT (Physical Vapor Transport) method. The AlN crystal shaped hexagonal of the diameter of about 46 mm and the thickness of 7.6 mm was grown using 33 mm seed crystal which was grown and made by ourselves. We tried to find out repeatable growth possibility for AlN crystal growth and then to evaluate the repeatability of the growth condition of the temperature of $1950{\sim}2100^{\circ}C$ and the ambient pressure of 0.1~1 atm.

Crystal Growth of rutiles doped with Impurity Ions by Floating Zone Method (부유대용융법에 의한 불순이온 주입된 $TiO_2$단결정 성장 연구)

  • 이성영;유영문;김병호
    • Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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    • 1999.04a
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    • pp.1-1
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    • 1999
  • 부유대용융법에 의하여 불순이온의 종류와 각 이온의 주입 농도를 달리하는 Rutile 단결정을 성장하였다. 성장된 결정으로부터 제조한 박편시료를 이용하여 결정결함과 광투과도에 미치는 각 불순이온의 영향을 조사하였다. 결정성장용 주원료로 99.99%의 TiO2를 사용하고, 불순이온 주입을 위한 원료로서 99.99%의 Al2O3, H3BO3, Ga2O3, Sc2O3, V2O5, Fe2O3, ZrO2, Er2O3, Cr2O3를 각각 사용하였다. 불순이온의 종류에 따르는 영향을 조사하기 위하여 TiO2 99.8 atomic%-불순이온 0.2atomic%의 조성이 되도록 각 이온별로 원료를 정밀하게 평량하고 균일 혼합하였다. 불순 이온의 첨가량에 따르는 영향을 조사하기 위하여 Al2O3는 각각 pure, 0.2, 0.4, 0.6 atomic%를, Cr2O3는 pure, 0.003, 0.05, 0.2 atomic%를 각각 치환하여 원료를 조합하였다. 균일 혼합된 원료를 직경 8mm의 고무 튜브에 넣고 CIP(Cold Isostatic Press0에서 2000kg/$\textrm{cm}^2$의 압력으로 성형한 후 150$0^{\circ}C$에서 1시간 소결함으로서 결정성장용 다결정 원료를 합성하였다. 합성된 다결정을 double ellipsoidal mirror 내에 설치하고,halogen lamp로 가열하여 원료의 한쪽 끝을 용융한 다음, 20rpm의 회전속도, 3-5mm/hr의 성장속도로 하는 유속 1$\ell$/min의 O2 분위기속에서 부유대용융법에 의하여 결정을 성장하였다. 성장된 결정을 성장축에 수직한 방향으로 각각 절단, 연삭, 연마한 박편을 이용하여 편광하에서 low-angle grain boundaries 및 기타의 결정결함을 관찰하였으며, 0.3$\mu\textrm{m}$~0.8$\mu\textrm{m}$ 범위 및 0.6$\mu\textrm{m}$~3.4$\mu\textrm{m}$ 범위에서의 투과 및 흡수 스펙트럼을 측정하였다. 결정 성장 결과 B3+, Er3+, Cr3+ 이온은 Ti4+ 이온과 이온의 크기 차이가 심하여 결정의 정상적인 성장을 방해하는 물성을 나타냈고, V5+, Cr3+ 이온은 흑색의 결정, Fe3+ 이온은 적갈색의 결정으로 성장되었다. Al3+, Zr4+, Al3+의 순서로 투과도가 높아지는 것이 관찰되었다. 불순이온의 농도에 따른 영향으로서 Al3+ 이온의 경우 주입농도가 높아질수록 low angle boundary와 oxygen deficiency가 감소하였고, 투과율은 조금 감소하거나 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 반면에 Cr3+ 이온을 주입한 경우 0.003 atomic%에서 최적의 물성을 보였으며, 주입농도가 높아질수록 결정성장이 어려워지고 광의 투과도가 급격히 저하되었다.

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Solution Growth of SiC Single Crystal from Si-Cr-Co Solvent (Si-Cr-Co 용매로부터 SiC 단결정 용액성장)

  • Hyeon, Gwang-Ryong;Tsuchimoto, Naomich;Suzuk, Koki;Kim, Seong-Jong;Taishi, Toshinori
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2018.06a
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    • pp.113-113
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    • 2018
  • 환경 친화형 전기자동차, 하이브리드 자동차, 전철 등에서는 고내압 및 소형으로 전력손실을 감소시킬 수 있는 파워 디바이스가 필수이다. 최근, 실리콘 카바이드(SiC, silcon carbide)는 기존 실리콘(Si)보다 스위칭 손실의 저감 및 고온환경에서의 동작 특성이 우수하여, 차세대 저 손실 전력반도체 재료로서 기대를 받고 있다. 용액 성장 법에서 고품질 SiC 결정을 만들 수 있다. 그러나 늦은 성장 속도 때문에 SiC의 양산을 어렵게 하고 있다. 현재까지 성장 속도 향상을 위한 Si용매에 Cr을 첨가하여 탄소 용해도를 높이는 방법이 사용되고 안정된 성장을 위한 Si-Cr용매에 Al를 첨가하는 등 다양한 금속을 첨가하는 방법이 이용되고 있다. 선행 연구에서는 다양한 용매인 탄소 용해도를 실측하고 특히 큰 탄소 용해도를 보인 것은 Co이었다. 본 연구에서는 $Si_{0.6}Cr_{0.4}$원료와 Co를 첨가한 $Si_{0.56}Cr_{0.4}Co_{0.04}$의 용매에 의한 SiC용액 성장을 실시하고 결정 성장 속도 및 표면 상태의 변화를 검토했다. on-axis 4H-SiC(000-1)을 사용한 Top-seeded solution growth(TSSG)법과 원자 비율로 $Si_{0.6}Cr_{0.4}$$Si_{0.56}Cr_{0.4}Co_{0.04}$의 용매를 이용하여 SiC 용액 성장을 실시했다. Ar가스에서 저항 가열로 내를 치환 후에 $1800^{\circ}C$까지 가열하고 종자화 후에 120분간 유지하고 결정 성장을 실시했다. 냉각 후에 성장의 표면에 남은 용매를 $HF+HNO_3$에서 제거했다. 광학 현미경을 이용하여 결정면과 두께를 관찰 측정했다. Co를 첨가한 $Si_{0.56}Cr_{0.4}Co_{0.04}$의 경우는 $Si_{0.6}Cr_{0.4}$의 경우보다 결정 성장 속도가 향상됐다. 또한 $Si_{0.6}Cr_{0.4}$보다 step-flow의 성장을 나타낸 결정의 표면이 전반적으로 관찰됐으며 안정된 결정성장을 나타냈다. 본 연구에서 실시한 연구 방법과 결과는 고품질 및 고속의 SiC 용액성장을 위한 매우 유용한 자료로 활용 될 수 있을 것으로 판단한다.

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Effect of crystal and crucible rotations on the mass transfer in magnetohydrodynamic Czochralski crystal growth of silicon (자기장이 가하여진 초크랄스키 실리콘 단결정 성장에서 질량전달에 미치는 성장결정과 도가니의 회전효과)

  • 김창녕
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.7 no.4
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    • pp.536-547
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    • 1997
  • For various angular velocities of crucible and crystal, the characteristics of melt flows, temperatures and concentrations of oxygen are numerically studied in the Czochralski furnace with a uniform axial magnetic field. Buoyancy effect due to the heating of crucible wall and thermocapillary effect due to the temperature gradient at the free surface, can be differentiably suppressed by the centrifugal forces due to the rotations of the crucible and crystal. The most important factor which yields the centrifugal forces is the rotation velocity of the crucible, that influences the fields of velocities, temperatures and concentrations. In the case that the crucible rotation velocity is not high, the rotations of the crystal gives rise to the centrifugal forces effectively.

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Properties and defects of Mn-Zn Ferrite single crystals grown by the modified process (연속 성장법으로 성장된 Mn-Zn Ferrite 단결정 특성 및 결함)

  • 정재우;오근호
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.1 no.2
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    • pp.23-33
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    • 1991
  • Mn - Zn Ferrite has the natural characteristics of incongruent melting and the zinc oxide evaporation while the crystal is being grown. As a result of these, it comes into existence to be a non-uniform distribution of cations along the crystal growth axis and also Pt particles are usually precipitated into the crystals in Bridgman method since the melt zone is maintained for a long time in the crucible. These have bad effects on the magnetic properties of ferrites. But, to overcome these faults and then acquire the better single crystals. new modified growth method was developed and the growth factors were investigated as following: melt height in the crucible, surface tension and density of melt, the behavior of melt at interface, the shapes of crucible and solid -liquid interface, powder feeding rate, and the crystal growing speed. In additon, when we analyzed the compositional fluctuations of grown crystals, they were supressed within 1.5 mol% $Fe_20_3$, 2 mol% MnO, ZnO respectively with comparing to initial composition of crystal and the microstructures of crystals on the(110) plane were observed by optical microscope through the chemical etching technique and the magnetic properties were determined.

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The crystal growth of amorphous materials in a 2.45 GHz microwave field (2.45 GHz 마이크로파장에서 무정형 재료로부터의 $PbTiO_3$결정 성장)

  • 박성수
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.8 no.2
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    • pp.255-262
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    • 1998
  • This study investigated the crystallization behaviour of sealing amorphous material heat-treated by conventional and microwave heating source. From X-ray diffraction and SEM analyses, it was shown that microwave heat-treated sample had well-grown $PbTiO_3$crystals and the high degree of crystallinity inspite of its heat-treated condition of shorten time and lower temperature as compared with a conventionally heat-treated sample. It was assumed that microwaves inhibit the nucleation of $PbTiO_3$crystal in nucleation stage, but promote the growth of $PbTiO_3$crystal above the critical size of crystal due to enhanced diffusion effect within the sample.

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A study on micropipes and the growth morphology in 6H- SiC bulk crystal (6H - SiC bulk 단결정 성장 양상과 micropipe에 관한 연구)

  • 강승민;오근호
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.5 no.1
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    • pp.44-49
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    • 1995
  • Abstract The surface of 6H - SiC bulk crystal grown by sublimation process was investigated by optical microscope observation. Since, in the 6H crystal growing, the crystal had the habitual step growth attitude such that the lateral growth rate along the random a - axis orientation was higher than that along the c - axis of the growth direction, then many steps were developed. There were, also, many micropipes on the surface in the form of as-like large voids. However, they were differenciated with pores and cross- sectional shape of them were close to the circle. In this study, many micropipes, planar defects and the growth steps appeared on the grown crystal surface were investigated.

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Supercooled melt growth and abnormal polar morphology of meta-Nitroaniline(mNA) (유기결정 meta-Nitroaniline(mNA)의 과냉법에 의한 단결정 성장과 극성 외형의 이상성)

  • 류기한;윤춘섭
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.7 no.3
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    • pp.349-358
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    • 1997
  • meta-Nitroaniline(mNA) crystals were grown from the supercooled melt for the first time. A seed was introduced into the purified mNA melt of 100 ml 0.1 K above the melting temperature ($T_m$ : $112.0^{\circ}C$) and crystal was grown at constant supercooling of 0.1 K. The melt was stirred . mechanically and the crystal was also rotated while the growth proceeds. mNA crystals of size up to $20{\times}15{\times}15 \textrm {mm}^3 and of very high perfection could be grown for the period of one day. The bottom half of the crystal faces are well-faceted and covered by {111} and {021} faces, while the faces of the top half are not well defined. The overall crystal morphology was characterized by the unidirectional growth along one of the polar axes. The absolute direction of preferred growth was determined to be [001] by the pyroelectric measurements. The perfection of the crystal was characterized by synchrotron X-ray topography and optical characterization was made by measuring second harmonic conversion efficiency.

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