• Journal of Ceramic Processing Research
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• 제19권5호
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• pp.439-443
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• 2018

The outstanding characteristics of high quality GaN single crystal substrates make it possible to apply the manufacture of high brightness light emitting diodes and power devices. However, it is very difficult to obtain high quality GaN substrate because the process conditions are hard to control. In order to effectively control the formation of GaN polycrystals during the bulk GaN single crystal growth by the HVPE (hydride vapor phase epitaxy) method, a quartz ring was introduced in the edge of substrate. A variety of evaluating method such as high resolution X-ray diffraction, Raman spectroscopy and photoluminescence was used in order to measure the effectiveness of the quartz ring. A secondary ion mass spectroscopy was also used for evaluating the variations of impurity concentration in the resulting GaN single crystal. Through the detailed investigations, we could confirm that the introduction of a quartz ring during the GaN single crystal growth process using HVPE is a very effective strategy to obtain a high quality GaN single crystal.

• 대한전자공학회논문지
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• 제25권10호
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• pp.1202-1208
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• 1988

n-AIGaAs/GaAs 계면에서의 2 차원 전자가스(2DEG)의 밀도와 전자상태를 각각 고전역학적인 방법과 양자역학적인 방법으로 계산하였다. Spacer두께와 AIGaAs층의 도핑농도가 2DEG 밀도에 주는 영향과 온도와 GaAs층의 불순물 농도가 전자상태에 미치는 영향을 조사하였다.

• 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.

• 한국결정성장학회지
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• 제28권4호
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• pp.159-165
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• 2018

최근 전세계적으로 환경오염 및 에너지 고갈에 대한 대책 마련의 일환으로 에너지 재생 및 절약 소자인 고효율 친환경 전력반도체로서 GaN 전력소자에 대한 관심이 고조되어가고 있다. 이를 위해서, GaN 단결정 기판의 사용이 절실히 요구되는 바, Yole사 보고서(2013)와 국내 외 GaN 관련 산학연의 최신 발표(2017)를 바탕으로 최근 GaN 단결정 산업동향을 리뷰하였다. GaN 단결정 기판에 대한 연구개발은 저결함, 대구경을 목표로 지속적으로 진행되고 있으나, 아직 시장형성이 활성화되고 있지 못하다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권3호
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• pp.83-88
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• 2022

이종 기판과 GaN의 물성 차이로 인해 발생하는 결함을 제어하기 위한 다양한 방법 중 동종 물질을 완충층으로 사용하는 LT-GaN 방법을 사용하여 완충층과 성장 온도의 상관성을 자체 제작한 성장 장비를 통해 확인하고자 하였다. 성장 온도에 따라 표면에 형성된 LT-GaN 결정성에 변화가 있었으며, annealing 후 LT-GaN가 나타내는 결정성에 따라 epiGaN의 응력 완화 효과에 차이점이 있었다. 반면 LT-GaN의 높은 결정성은 다결정을 형성하는 원인으로 작용하여 그 위에 성장하는 epi-GaN의 결정질을 저해하는 결과를 유발하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제27권2호
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• pp.89-93
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• 2017

다양한 성장온도, V/III 비율, 성장속도과 같은 공정변수의 조절을 통하여 GaN 단결정을 성장시키고, 그에 따른 표면 및 재료 내부의 결함분석을 통하여 고휘도 고출력의 소자적용을 위한 bulk GaN 단결정의 두께를 최적화하였다. 2인치 직경의 sapphire 기판 위에 HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 공정변수들을 조절하여, 0.3~7.0 mm 두께의 GaN 결정을 성장시켰다. 성장된 GaN 단결정의 구조분석을 위하여 XRD 분석을 사용하였고, 공정변수의 변화에 따른 표면 특성은 광학 현미경을 이용하여 관찰하였다. 성장된 두께에 따른 결함밀도 분석을 위하여 화학습식 에칭하였고, 에칭된 표면을 SEM으로 관찰하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제30권2호
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• pp.41-46
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• 2020

본 연구에서는 HVPE 성장법으로 GaN 성장 시 GaN 내에 잔류하는 stress로 인한 crack 현상을 감소시키고자 기판 종류 및 V/III 비를 조절하여 잔류 stress 특성을 알아보고자 하였다. Sapphire, GaN template 위에 각각 V/III 비 5, 10, 15의 조건으로 GaN을 성장시켜 형성된 hexagonal pit의 분포 및 깊이를 분석하였다. 이를 통해 GaN on GaN template 성장에서 V/III 비가 높을수록 hexagonal pit의 분포 영역 및 깊이가 증가하는 것을 확인하였다. Raman 측정을 통해 hexagonal pit 영역 및 깊이가 컸던 GaN on GaN template 성장에서 V/III 비가 높을수록 stress가 감소하는 것을 확인하였다. 이를 통해 hexagonal pit의 분포 및 깊이가 증가할수록 잔류 stress가 낮아짐을 확인할 수 있었으며, 향후 후막 GaN 성장 시 stress 감소 가능성에 대해 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권5호
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• pp.196-201
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• 2014

화학적 습식 에칭을 통해 AlN와 GaN의 결함 및 표면 특성을 분석했다. 화학적 습식 에칭은 단결정의 결함을 선택적으로 에칭하기 때문에 결정의 품질을 평가하는 좋은 방법으로 주목 받고 있다. AlN와 GaN의 단결정은 NaOH/KOH 용융액을 이용하여 에칭을 했으며, 에칭 후 표면 특성을 알아보기 위해 주사전자현미경(SEM)과 원자힘 현미경(AFM)을 촬영했다. 에치 핏의 깊이를 측정하여 표면에 따른 에칭 속도를 계산했다. 그 결과 AlN와 GaN 표면에는 두 개의 다른 형태에 에치 핏이 형성 되었다. (0001)면의 metal-face(Al, Ga)는 육각 추를 뒤집어 놓은 형태를 갖는 반면 N-face는 육각형 형태의 소구 모양(hillock structure)을 하고 있었다. 에칭 속도는 N-face가 metal-face(Al, Ga)보다 각 각 약 109배(AlN)와 5배 정도 빨랐다. 에칭이 진행되는 동안 에치 핏은 일정한 크기로 증가하다 서로 이웃한 에치 핏들과 합쳐지는 것으로 보여졌다. 또한 AlN와 GaN의 에칭 공정을 화학적 메커니즘을 통해 알아 보았는데, 수산화 이온($OH^-$)과 질소의 dangling bond에 영향을 받아 metal-face(Al, Ga)와 N-face가 선택적으로 에칭되는 것으로 추론되었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권6호
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• pp.261-264
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• 2012

본 연구에서는 HVPE법으로 사파이어 기판(0001) 위에 성장시킨 GaN epilayer의 etching에 따른 표면변화 특성을 조사하였다. 주사전자 현미경(SEM) 관찰 결과, 3가지 형태를 갖는 육각형 모양의 etch pit(edge, screw, mixed) 들이 GaN epilayer의 두께 변화에 따라서 형성되었다. 이러한 관통전위들은(TDs) epilayer의 두께가 얇고, etch pit density가 높을수록 screw and mixed type TDs이 많이 관찰되었고, 두께가 증가할수록 etch pit density가 낮아지면서 edge and mixed type TDs들이 주로 존재하는 것을 관찰 할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제18권3호
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• pp.101-104
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• 2008

GaN films were grown on the vertical and horizontal reactors by the hydride vapour phase epitaxy (HVPE). The structural and optical characteristics of the GaN films were investigated depending on the reactor-type. GaN epilayers were characterized by double crystal X-ray diffraction (DC-XRD), transmission electron microscopy (TEM) and photoluminescence (PL). Surface defects of two kinds of the GaN films were revealed by the wet chemical etching method, using $H_3PO_4$ acid at $200^{\circ}C$ for 8 minutes. Hexagonal etch pits were analyzed by optical microscopy and SEM. Etch pit densities were calculated to be approximately $1.4{\times}10^7$ and $1.2{\times}10^6\;cm^{-2}$ for GaN layers grown on horizontal and vertical reactors, respectively. Those results show GaN grown in the vertical reactor having a better quality of optical properties and crystallinity than that in the horizontal reactor.