• 한국재료학회지
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• 제15권10호
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• pp.626-631
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• 2005

GaN-related compound semiconductors were grown on the corrugated interface substrate using a metalorganic chemical vapor deposition system to increase the optical power of white LEDs. The patterning of substrate for enhancing the extraction efficiency was processed using an inductively coupled plasma reactive ion etching system and the surface morphology of the etched sapphire wafer and that of the non-etched surface were investigated using an atomic force microscope. The structural and optical properties of GaN grown on the corrugated interface substrate were characterized by a high-resolution x-ray diffraction, transmission electron microscopy, atomic force microscope and photoluminescence. The roughness of the etched sapphire wafer was higher than that of the non-etched one. The surface of III-nitride films grown on the hemispherically patterned wafer showed the nano-sized pin-holes that were not grown partially. In this case, the leakage current of the LED chip at the reverse bias was abruptly increased. The reason is that the hemispherically patterned region doesn't have (0001) plane that is favor for GaN growth. The lateral growth of the GaN layer grown on (0001) plane located in between the patterns was enhanced by raising the growth temperature ana lowering the reactor pressure resulting in the smooth surface over the patterned region. The crystal quality of GaN on the patterned substrate was also similar with that of GaN on the conventional substrate and no defect was detected in the interface. The optical power of the LED on the patterned substrate was $14\%$ higher than that on the conventional substrate due to the increased extraction efficiency.

• 한국재료학회지
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• 제8권6호
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• pp.526-531
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• 1998

HVPE(hydride vapor phase epitaxy)법으로 (111) $MgAl_2O_4$기판 위에 $10~240\mu{m}$두께의 GaN를 성장하고, GaN의 두께에 따 광학적 성질을 조사하였다. $MgAl_2O_4$기판 위에 성장된 GaN의 PL 특성은 결정성장온도에서 기판으로부터 Mg이 out-diffusion하여 auto-doping 됨으로써 불순물이 첨가된 GaN의 PL 특성을 나타내었다. 10K의 온도데서 측정된 PL 스펙트럼은 자유여기자와 속박여기자의 재결합천이에 의한 피크들과 불순물과 관련된 도너-억셉터 쌍 사이의 재결합 및 이의 포논 복제에 의한 발광으로 구성되었으며, 깊은 준위로부터의 발광은 나타나지 않았다. 중성 도너에 속박된 여기자 발광 에너지와 라만 $E_2$모드 주파수는 GaN의 두께가 증가함에 따라 지수 함수적으로 감소하였으며, GaN 내의 잔류 응력에 대하여 라만 E2 모드 주파수는$\Delta$$\omega$=3.93$\sigma$($cm^{-1}$/GPa)의 관계로 변화하였다.

• 한국진공학회지
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• 제14권4호
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• pp.201-206
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• 2005

본 연구에서는 HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) 방법으로 Si 위에 GaN/AIN/Al/Si 구조를 제작하고, AlN 버퍼층의 두께에 따른 광학적 특성을 조사함으로써 효과적인 eaN 성장을 위한HVPE에서의 공정 방법을 개선하고자 하였다. 이를 위해 Al을 증착한 Si 기판과 그렇지 않은 경우를 PL측정을 통해 그 효과를 관찰하였고, $5{\AA}$ 두께의 Al 대해 AlN 버퍼층의 두께를 변화시켜가면서 GaN를 성장시켜 그 특성을 조사하였다. Al을 증착한 경우가 증착하지 않은 경우에 비해 광학적 특성이 우수한 것으로 나타났으며, AlN의 두께 변화에 대해서는 양질의 GaN를 얻기 위한 최적의 두께는 약 $260{\AA}$ 인 것으로 나타났다. 이 경우 SEM을 이용한 표면사진에서 GaN의 초기성장이 hexagonal형태로 성장되고 있음을 관찰할 수 있었다. 또한 XRD의 회절 패턴은 GaN가 {0001} 방향으로 우선 배향성을 가지고 성장되고 있음을 보여주고 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.409-413
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• 2010

실리콘 기판에 GaN 에피성장을 확인하기 위해, P형 Si(100) 기판 전면에 버퍼층으로 10 nm 두께의 코발트실리사이드를 형성시켰다. 형성된 코발트실리사이드 층을 HF로 크리닝하고, PA-MBE (plasma assisted-molecular beam epitaxy)를 써서 저온에서 500 nm의 GaN를 성막하였다. 완성된 GaN은 광학현미경, 주사탐침현미경, TEM, HR-XRD를 활용하여 특성을 확인하였다. HF 크리닝을 하지 않은 경우에는 GaN 에피택시 성장이 진행되지 않았다. HF 크리닝을 실시한 경우에는 실리사이드 표면의 국부적인 에칭에 의해 GaN성장이 유리하여 모두 GaN $4\;{\mu}m$ 정도의 두께를 가진 에피택시 성장이 진행되었다. XRD로 GaN의 <0002> 방향의 결정성 (crsytallinity)을 $\omega$-scan으로 판단한 결과 Si(100) 기판의 경우 2.7도를 보여 기존의 사파이어 기판 정도로 우수할 가능성이 있었다. 나노급 코발트실리사이드를 버퍼로 채용하여 GaN의 에피성장이 가능할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권3호
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• pp.273-279
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• 1999

Si(001)을 기판으로 한 GaN 박막을 성장하기 위하여 hot wall epitaxy(HWE) 장치를 자체 제작하였다. HWE 장치를 이용하여 Si(001) 기판 위에 GaN 박막에 대한 상온에서의 광 발광(PL) 측정에서 GaN 초기층 성장온도가 $700^{\circ}C$ 보다 낮은 온도 조건에서 성장된 GaN 박막이 Zinc blende 구조와 Wurzite 구조가 혼합되어 성장되어지는 것으로 추측되며, $700^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 성장된 GaN 박막이 주로 wurtzite 구조로 성장된다는 것을 알 수 있다. 그리고 x-선 회절 측정으로부터 성장한 GaN 박막이 Zinc blende와 Wurtzite의 두가지 구조가 혼합된 형태로 성장되었다는 것을 알 수 있었다. GaN 박막을 성장하기 위한 조건에서 초기층 성장조건은 증발부의 온도 $860^{\circ}C$와 기판부의 온도가 $720^{\circ}C$ 근처에서 4분동안 성장하였을 때 Wurtzite의 특성을 보이며, GaN 박막의 성장조건은 기판부의 온도 $1020^{\circ}C$, 증발부의 온도 $910^{\circ}C$에서 그리고 Ammonia gas의 유량을 120 sccm으로 하였을 때 보다 안정한 Wurtzite 구조특성을 보이게 되었다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권10호
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• pp.784-789
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• 1998

In this work, the optical properties of freestanding GaN single crystalline substrate grown by hydride vapor phase epitaxy(HVPE) were investigated. The low temperature PL spectrum in freestanding GaN consists of free and bound exciton emissions, and a deep DAP recombination around at 1.8eV. The optically-pumped stimulated emission in freestanding GaN substrate was observed at room temperature. At the maximum power density of 2MW/$\textrm{cm}^2$, the peak energy and FEHM of stimulated emission were 3.318 eV and 8meV, respectively. The excitation power dependence on the integrated emission intensity indicates the threshold pumping power density of 0.4 MW/$\textrm{cm}^2$.

• 한국재료학회지
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• 제8권7호
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• pp.591-595
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• 1998

이 연구에서는 HVPE법으로 두께가 350$\mu\textrm{m}$, 면적이 100$\textrm{mm}^2$인 크랙이 없는 freestanding GaN 단결정 기판을 제작하고, 그 특성을 조사하였다. 제작된 GaN 기판의 격자상수는 $c_{o}$ =5.18486$\AA$이었고, 이중 X-선 회절피크의 반치폭은 650 arcsec 이었다. 10K의 온도에서 측정한 PL 스펙트럼은 에너지 밴드 갭 부근에서 중성 도너와 중성 억셉터에 구속된 여기자 및 자유여기자의 소멸에 의한 발광과 결정 결함고 관계하는 깊은 준위에 의한 1.8eV 부근 발광으로 구성되었다. 또한 라만 E2(high)모드 주파수는 567cm-1로서 벌크 GaN 단결정의 값과 같았다. 한편, GaN 기판의 전기저항도형은 n형이었고, 전기 비저항은 0.02$\Omega$.cm이었으며, 캐리어 이동도와 농도는 각각 283$\textrm{cm}^2$/V.s와 1.1$\times$$10^{18}$$cm^{-3}$이었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집 Vol.14 No.1
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• pp.221-225
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• 2001

In the paper, we report on the DC and Thermal effect of the GaN based HFET. A physics-based a model was applied and found to be useful for predicting the DC performance and Thermal effect of the GaN based HFET by Various substrate. The performance of device on the sapphire substrates is found to be significantly improve compared with that of a device with an sapphire substrate. The peak drain current of the device achieved at HFET on the SiC substrate

• 한국재료학회지
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• 제21권5호
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• pp.268-272
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• 2011

Due to their novel properties, GaN based semiconductors and their nanostructures are promising components in a wide range of nanoscale device applications. In this work, the gallium nitride is deposited on c-axis oriented sapphire and porous SWCNT substrates by molecular beam epitaxy using a novel single source precursor of $Me_2Ga(N_3)NH_2C(CH_3)_3$ with ammonia as an additional source of nitrogen. The advantage of using a single molecular precursor is possible deposition at low substrate temperature with good crystal quality. The deposition is carried out in a substrate temperature range of 600-750$^{\circ}C$. The microstructural, structural, and optical properties of the samples were analyzed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and photoluminescence. The results show that substrate oriented columnar-like morphology is obtained on the sapphire substrate while sword-like GaN nanorods are obtained on porous SWCNT substrates with rough facets. The crystallinity and surface morphology of the deposited GaN were influenced significantly by deposition temperature and the nature of the substrate used. The growth mechanism of GaN on sapphire as well as porous SWCNT substrates is discussed briefly.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권5호
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• pp.213-217
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• 2013

GaN는 대표적인 III-V족 질화물반도체로 주로 값싸고 다루기 쉬운 사파이어 기판 위에 성장된다. 하지만 사파이어 기판은 부도체이며, GaN과의 격자부정합을 일으키고 열전도도 또한 낮은 기판으로 알려져 있다. 본 논문에서는 방열기능과 열 전기전도도가 뛰어난 금속 화합물 탄소체 기판 위에 poly GaN epilayer를 HVPE법으로 성장시켜보았다. 비정질의 금속 화합물 탄소체 기판위에 성장되는 GaN epilayer의 성장메카니즘을 관찰하였다. GaN epilayer의 성장을 위해 HCl과 $NH_3$를 흘려주었다. 성장하기 위해 source zone과 growth zone의 온도는 각각 $850^{\circ}C$와 $1090^{\circ}C$로 설정했다. 성장이 끝난 샘플은 SEM, EDS, XRD측정을 통해 분석하였다.