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다중 슬릿 구조를 이용한 EFG 법으로 성장시킨 β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 단결정의 다양한 결정면에 따른 특성 분석
장희연,최수민,박미선,정광희,강진기,이태경,김형재,이원재,Hui-Yeon Jang,Su-Min Choi,Mi-Seon Park,Gwang-Hee Jung,Jin-Ki Kang,Tae-Kyung Lee,Hyoung-Jae Kim,Won-Jae Lee 한국결정성장학회 2024 한국결정성장학회지 Vol.34 No.1
β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub>는 ~4.8 eV의 넓은 밴드 갭과 8 MV/cm의 높은 항복 전압을 가지는 물질로 전력소자의 응용 분야에서 많은 주목을 받고 있다. 또한, 대표적인 WBG 반도체 소재인 SiC, GaN, 다이아몬드 등과 비교했을 때, 높은 성장률과 낮은 제조 비용으로 단결정 성장이 가능하다는 장점을 가진다[1-4]. 본 연구에서는 다중 슬릿 구조를 이용한 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 법을 통해 SnO<sub>2</sub> 0.3 mol% 도핑된 10 mm 두께의 β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 단결정을 성장시키는 데에 성공했다. 성장 방향과 성장 면은 각각 [010]/(001)로 설정하였으며 성장 속도는 약 12 mm/h이다. 성장시킨 β-Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 단결정은 다양한 결정면(010, 001, 100, ${\bar{2}}01$)으로 절단하여 표면 가공을 진행하였다. 가공이 완료된 샘플은 XRD, UV/VIS/NIR Spec., Mercury Probe, AFM, Etching 등의 분석을 통해 결정면에 따른 특성을 비교하였다. 본 연구는 고전압 및 고온 응용 분야에서 전력반도체 기술의 발전에 기여할 것으로 기대되며 더 나은 특성의 기판을 선택하는 것은 소자의 성능과 신뢰성을 향상시키는데에 중요한 역할을 할 것이다.
입방정 질화붕소 박막의 잔류응력 형성에 미치는 산소 첨가 효과
장희연(Hee-yeon Jang),박종극(Jong-Keuk Park),이욱성(Wook-Seong Lee),백영준(Young-Joon Baik),임대순(Dae-Soon Lim),정증현(Jeung-hyun Jeong) 한국표면공학회 2007 한국표면공학회지 Vol.40 No.2
In this study, we investigated the oxygen effect on the nucleation and its residual stress during unbalanced magnetron sputtering. Up to 0.5% in oxygen flow rate, cubic phase (c-BN) was dominated with extremely small fraction of hexagonal phase (h-BN) of increasing trend with oxygen concentration, whereas hexagonal phase is dominated beyond 0.75% flow rate. Interestingly, the residual stress in cubic-phase-dominated films was substantially reduced with small amount of oxygen (~0.5%) down to a low value comparable to the h-BN case. This may be because oxygen atoms break B-N sp³ bonds and make B-O bonds more favorably, increasing sp² bonds preference, as revealed by FTIR and NEXAFS. It was confirmed by experimental facts that the threshold bias voltage for nucleation and growth of cubic phase were increased from ?55 V to ?70 V and from ?50 V to ?60 V, respectively. The reduction of residual stress in O-added c-BN films is seemingly resulting from the microstructure of the films. The oxygen tends to increase slightly the amount of h-BN phase in the grain boundary of c-BN and the soft h-BN phase of 3D network including surrounding nano grains of cubic phase may relax the residual stress of cubic phase.