또한 Ge, Si, GaAs 등 다른 반도체 소자보다 훨씬 높은 온도에서도 소자의 특성을 유지해 고온에서 동작하는 소자 제작이 가능하다. 따라서 본 연구에서는 HVPE의 장점을 활용하여 후막 GaN 결정 성장을 시도하였다.
GaN GaN
사파이어에서는 산소 원자(O2-)가 hcp 구조를 이루고 알루미늄 원자(Al3+)가 그 사이의 팔면체 위치의 2/3를 채우는 반면, 육각 대칭을 이루는 GaN은 hcp 구조에 질소 원자(N3-)를 가지고 있습니다. . ABABA는 갈륨원자(Ga3+)가 사면체 위치의 절반을 채우는 구조로 산소원자층 위에 갈륨층이 쌓이고 그 바로 위에 질소층이 쌓이는 구조인데… . 결정 결정 구조 구조 구조 구조 Wurtzite Wurtzite Wurtzite 에너지 에너지 에너지.
GaN GaN
결정성장법 결정성장법 결정성장법 결정성장법
기본 원리는 RF 가열, 저항 가열, 적외선 램프 가열 등의 방법으로 가열된 기판 위에서 유기 금속을 열분해하고 NH3와 반응시켜 GaN을 성장시키는 것이다. MBE법으로 Ga, Al, In 등 성장 그룹 III 원료는 고체 시료를 가열하여 Knessen 셀에 수집됩니다. N2 가스를 사용하는 경우 N2 분자의 결합 에너지는 약 9.8eV이므로 정상적인 성장 온도에서 Ga와 반응하지 않고 GaN을 계속 성장시키는 것은 불가능합니다.
그러나 MOCVD로 성장한 층에 비해 전반적인 품질과 표면 마감이 낮은 경우가 많습니다.
Buffer layer ( Buffer layer (
따라서 RF 고주파 플라즈마나 ECR 마이크로파 플라즈마를 이용하여 여기된 상태로 N2 가스를 공급한다. 이온화된 N2 분자나 N 원자는 성장층에 물리적인 영향을 주어 결정성장에 부정적인 영향을 미치므로 자기장이나 전기장을 가하여 이온을 제거하거나 느리게 하여 N 원자만 공급되도록 한다. 고품질 결정을 생산하는 기판. 가서 잡자. 이러한 이유로 열적으로 불안정한 기판 재료에서의 성장, 준안정 상태의 입방형 GaN 성장, 열팽창 계수가 매우 다른 재료 간의 이종 성장에 적합합니다.
또한, RHEED, 레이저 반사, 발광 분광학 등을 이용하여 성장 과정을 직접 관찰할 수 있어 원자 수준의 두께 제어 및 신속한 이종 계면 형성에도 유망하다고 여겨진다.
사파이어는 SiC와의 차이가 가장 작지만 높은 온도 성장과 비용으로 인해 GaN에 선호되는 기판 재료입니다. 이 시간 동안 성장된 중간층은 비정질 또는 다결정 상태입니다. 그리고 마지막으로 (e)와 같이 측면 성장이 시작되고 사다리꼴 결정이 나타난다.
이러한 사다리꼴 결정의 성장 특성으로 인해 (f)와 같이 사다리꼴 결정이 융합되어 평평한 GaN을 얻습니다.
ELO (epitaxial lateral overgrowth) .3 ELO (epitaxial lateral overgrowth) .3 ELO (epitaxial lateral overgrowth) .3 ELO (epitaxial lateral overgrowth)
평소대로 진행하지만 마스크 영역의 측면 성장으로 결정 성장이 이루어지기 때문에 결정 결함을 크게 줄일 수 있다. 이러한 결정 구조를 평가하고 결정 성장 과정, 가공 과정 및 소자 수명과의 관계를 규명하는 것은 GaN 기반 반도체의 발전에 매우 중요합니다. 결정구조를 평가하기 위해서는 SEM(선형전자현미경), TEM(터널링전자현미경), STM(선형터널링현미경), XRD(X선 회절), AFM(원자력 현미경) 등이 주로 사용된다.
MBE 성장 과정을 관찰하기 위해 RHEED 등을 사용하고, 스트레인, 포논 등을 평가하기 위해 라만 분광법을 사용합니다.
HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy)
소성과정에서 사용되는 가스유량은 표 3-1에 정리되어 있다. 성장된 GaN의 광학적 특성을 조사하기 위해 상온, 77K에서 PL 측정을 수행하였다. PL에서는 GaN 갭 에너지보다 큰 에너지를 갖는 빛이 시료를 향할 때 가전자대에 존재하는 전자가 반도체에서는 전도대로 여기된 다음 다른 수준으로 떨어져 광자를 생성합니다. 이번에는 파장에 따라 수집하여 분포하는데, 기본 원리는 강도를 구별하여 측정하는 것입니다.
또한, 1개당 홈의 개수가 인치가 증가하면 확산 용량도 증가합니다. 검출기로는 광전자 증배관(PM관)을 사용하며, 일반 광전관보다 정확도와 감도가 더 높습니다. 음전위의 감광면에 가시광선이나 자외선을 조사하면 전자가 방출됩니다. 방출된 전자는 다이노드라고 불리는 다른 표면에 부딪칩니다. 락인 증폭기의 역할은 제어 신호와 동일한 주파수에서 발진하고 응답 신호의 원하는 구성 요소만 선택적으로 증폭하는 것입니다.
측정된 샘플은 HCl의 유량이 10 sccm이고, PL 측정 시 광원인 레이저의 출력이 11 mW일 때 발생하였다. 이는 NH3의 양과 관련이 있습니다. 노란색 밴드 방출의 정확한 이유는 아직 명확하게 설명되지 않았지만, 연구 결과에 따르면 NH3의 양을 증가시키면 질소가 풍부한 조건에서 성장한 샘플에서 노란색 밴드 방출의 강도가 감소하는 것으로 나타났습니다[38]. 이를 통해 노란색 띠의 발광은 N 공석과 어느 정도 관련이 있는 것으로 판단된다. a)와 (b).
HCl의 유량이 많으면 두께가 급격히 증가하는데, 이는 기판과 성장된 GaN 결정의 응력이나 장력의 영향으로 위와 같은 결과가 나타나는 것으로 추정된다. P3의 경우 15 sccm에서 성장한 샘플의 PL 스펙트럼을 77 K에서 측정하여 피크의 원인을 확인했습니다. 각 샘플의 PL 스펙트럼을 비교하면, HCl의 유량이 증가할수록 NH3의 양은 상대적으로 감소하므로 샘플이 두꺼워집니다.
