• 한국표면공학회지
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• 제36권2호
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• pp.135-140
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• 2003

The difference in lattice parameter and thermal expansion coefficient between GaN and Si which results in many defects into the grown GaN is larger than that between GaN and sapphire. In order to obtain high quality GaN films on Si substrate, it is essential to understand growth characteristics of GaN. In this study, GaN layers were grown on Si(111) substrates by MOCVD at three different GaN growth temperatures ($900^{\circ}C$, $1,000^{\circ}C$ and $1,100^{\circ}C$), using AlN and LT-GaN buffer layers. Using TEM, we carried out the comparative investigation of growth characteristics of GaN by characterizing lattice coherency, crystallinity, orientation relationship and defects formed (transition region, stacking fault, dislocation, etc). The localized region with high defect density was formed due to the lattice mismatch between AlN buffer layer and GaN. As the growth temperature of GaN increases, the defect density and surface roughness of GaN are decreased. In the case of GaN grown at $1,100^{\circ}$, growth thickness is decreased, and columns with out-plane misorientation are formed.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 하계학술대회 논문집 Vol.9
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• pp.99-99
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• 2008

대구경, 고품질 GaN 단결정 기판은 HVPE 방법을 이용하여 제조하였다. 이때 성장 방법은 기판인 $Al_2O_3$ 단결정 기판을 질화처리 하였으며, 이종기판 성장 시 야기되는 격자 불일치와 성장 후 냉각동안에 열팽창 계수의 불일치로 야기되는 휨이나 crack 발생을 제거하기 위하여 step-growth 방법을 사용하였다. 사파이어 위에 성장된 GaN의 기판은 두께가 380um이며, 직경은 3"로 crack 발생은 없었으며, $600^{\circ}C$에서 레이저 분리 방법을 이용하여 사파이어와 분리하였다. 그러나 분리된 기판은 이종기판과의 접촉면에서 고밀도 결함발생으로 인하여 휨이 발생하였으며, 표면을 연마한 후 DCXRD의 FWHM은 107 arcsec, PL을 이용한 결함밀도는 $6.2\times10^6/cm^2$으로 나타났다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 하계학술대회 논문집
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• pp.570-573
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• 2001

In this paper, GaN films have been grown on SiO$_2$/Si(100) substrates by RF magnetron sputtering. To obtain high quality GaN films, we used ZnO buffer layer and modified the process conditions. The charateristics of GaN films on RF power, substrate temperature and Ar/N$_2$gas ratio have been investigated by Auger electron spectroscopy and X-ray diffraction analysis. At RF power 150W, substrate temperature 500 $^{\circ}C$ and Ar/N$_2$=1:2 gas ratio, we could grow high quality GaN films. Through the atomic force microscope and photoluminescence analysises, it was observed that the crystallization of GaN films was improved with increasing annealing temperature and the optimal crystallization of GaN films was found at 1100 $^{\circ}C$ annealing temperature.

• 한국결정성장학회지
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• 제9권2호
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• pp.168-172
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• 1999

HVPE 법으로 sapphire 기판 위에 두께 9$\mu\textrm{m}$의 GaN film을 성장하였다. Sapphire위에 직접 성장된 GaN film은 crack free로 mirror surface를 나타내었고 dislocation density는 $2{\times}10^9/cm^2$이었다.$SiO_2$ mask pattern을 사용하여 성장된 ELO GaN film도 대부분이 mirror surface를 나타내었으나 표면 일부에서 coalescence가 덜 이루어져 stripe 방향으로 hole이 존재하였다. ELO GaN film의 mask 윗부분은 window 부분에 비해 낮은 dislocation density를 나타냈다. 특히 mask center와 window사이 영역에서는 거의 dislocation이 없었다. ELO GaN film의 dislocation density는 평균 $8{\times}10^7/cm^2$.이었다.

• 센서학회지
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• 제17권5호
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• pp.346-349
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• 2008

A metal-semiconductor-metal (MSM) ultraviolet (UV) photodetector (PD) is proposed as an effective UV sensing device for integration with a GaN n-channel MISFET on auto-doped p-type GaN grown on a silicon substrate. Due to the high hole barrier of the metal-p-GaN contact, the dark current density of the fabricated MSM PD was less than $3\;nA/cm^2$ at a bias of up to 5 V. Meanwhile, the UV/visible rejection ratio was 400 and the cutoff wavelength of the spectral responsivity was 365 nm. However, the UV/visible ratio was limited by the sub-bandgap response, which was attributed to defectrelated deep traps in the p-GaN layer of the MSM PD. In conclusion, an MSM PD has a high process compatibility with the n-channel GaN Schottky barrier MISFET fabrication process and epitaxy on a silicon substrate.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권6호
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• pp.539-546
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• 2003

GaN/사파이어 박막구조는 높은 SAW속도로 인해 고주파 소자로 이용될 가능성이 있다. 일반적으로, GaN 박막은 사파이어의 c, a, 그리고 r-면에 성장한다. 본 연구에서는 사파이어의 기판과 GaN 박막사이의 결정학적 관계에 따라 GaN/사파이어 구조의 파동 방정식을 계산하였다. 각각의 면에서, GaN의 kH와 사파이어의 기판방향에 따라 전단속도가 변화하였다. 그 결과 r-면의 경우 전기기계결합계수가 우수했다. 즉, 재료의 탄성상수와 전기기계결합계수는 기판의 cut 방향과 방향성에 좌우된다. 또한, GaN/r-면 사파이어는 전기기계결합계수가 우수하므로 고주파수 대역 SAW 소자 응용에 보다 더 좋을 것이다.

• 한국결정성장학회지
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• 제29권4호
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• pp.149-153
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• 2019

HVPE는 GaN 단결정의 제조 방법 중 하나로 빠른 성장 속도가 장점인 상업적으로 널리 사용되는 성장 방법이다. HVPE 법에 의한 GaN 단결정 성장은 여러 공정으로 이루어지며, 특히 GaN 성장 전 기판의 질화 처리는 성장되는 GaN 단결정 품질에 상당한 영향을 미친다. 본 연구에서는 사파이어 기판 위에 GaN 단결정 성장 시 기판의 질화처리가 성장되는 GaN 단결정 품질에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 질화 처리를 제외한 다른 성장 조건은 동일하게 하였고 질화처리 시 기판에 공급되는 가스 유량을 다양하게 변화시킨 후 GaN 박막을 성장시키고, 성장된 GaN의 표면 특성평가를 통하여, HVPE 법에서의 질화처리 효과를 고찰하여 보고자 하였다.

• 전자공학회논문지
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• 제50권2호
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• pp.91-97
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• 2013

높은 전류밀도를 갖는 AlGaN/GaN 전력소자는 소자 동작 시에 발생하는 자체발열 현상으로 인해 소자의 전류-전압특성이 저하된다. 특히 열전도도가 낮은 Si 기판을 사용할 경우 더욱 심각한 문제를 발생시킨다. 본 논문에서는 Si기판에 성장한 AlGaN/GaN-on-Si 웨이퍼를 사용하여 전력소자를 제작하였으며, 채널 폭과 Si기판의 두께에 따른 자체 발열 현상을 측정과 시뮬레이션을 통하여 분석하였다. 그리고 이를 기반으로 다채널을 갖는 대면적 전력소자 설계에서 최대전류를 얻기 위하여 열방출을 효과적으로 할 수 있는 구조를 제안하였다. 비아홀과 공통전극을 사용하고 Si 기판을 100 ${\mu}m$로 얇게 하였을 때 래핑을 하지 않은 소자 대비 약 75%의 온 상태 전류증가와 68% 이상의 채널온도 감소가 기대된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-6
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• 2020

본 연구에서는 패턴화된 사파이어 기판 위에 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy System) 법에 의해 50 nm 두께의 AlN thin film을 증착한 뒤, 에피층 구조가 MO CVD에서 성장되었다. AlN 버퍼층 박막의 표면형상이 SEM, AFM에 의해서, 에피층 구조의 GaN 박막의 결정성은 X-선 rocking curve에 의해 분석되었다. 패턴화된 사파이어 기판 위에 증착된 GaN 박막은, 사파이어 기판 위에 증착된 GaN 박막의 경우보다 XRD 피크 세기가 다소 높은 결과를 나타냈다. AFM 표면 형상에서 사파이어 기판 위에 AlN 박막이 증착된 경우, GaN 에피층 박막의 p-side 쪽의 v-pit 밀도가 상대적으로 낮았으며, 결함밀도가 낮게 관찰되었다. 또한, AlN 버퍼층이 증착된 에피층 구조는 AlN 박막이 없는 에피층의 광출력에 비해 높은 값을 나타냈다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2007년도 춘계학술발표대회 및 제12회 신소재 심포지엄
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• pp.21.2-21.2
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• 2007