Ⅲ-Ⅴ족 질화물 반도체의 MOCVD 성장 연구 = A study on the growth of III-V nitrides by metalorganic chemical vapor deposition

국문 초록 (Abstract)

10. 초록
본 과제에서는 MOCVD 방법으로 단파장 영역의 발광소자와 자외선 검출기 및 고출력 전자소자 등 소자개발의 기반을 조성하기 위하여 질화물반도체 결정성장 연구를 수행하여, GaN, InGaN, AlGaN 에피층의 최적의 성장조건을 확립하였다.
GaN를 사파이어 기판 위에 성장할 때 먼저 550 ℃의 낮은 온도에서 버퍼층을 성장한후 1100℃ 근처의 높은 온도에서 GaN 에피층을 성장하게 되는데, 에피층의 전자이동도를 증가시키기 위하여 여러 가지 성장인자들을 변화시켰다. TMGa의 량을 증가시켜 버퍼층의 성장속도를 증가시킬수록 전자이동도가 급격히 증가하여, 성장속도가 약 110Å/s 일 때 최대 이동도를 얻었다. 상온에서 최대 전자이동도는 540㎠/Vs 로써 매우 높은 값을 얻었으며 이때 전자농도는 5×10^18 ㎝^-3으로 매우 낮은 값을 보여 우수한 전자수송특성을 지닌 GaN를 성장할 수 있었다. GaN 성장을 위해 여러 성장조건을 최적화한 결과 5 K PL 실험에서 A, B, A (n=2), C-엑시튼들이 아주 잘 분리되어 양호한 광특성을 얻을 수 있었다. n-형 도핑은 전자농도가 10^19 ㎝^-3까지 좋은 표면상태를 유지하면서 거의 선형적으로 도핑을 조절할 수 있었다. 그리고 현재까지 성장된 p형 GaN의 가장 높은 홀농도는 2 × 10^17 ㎝^-3였고, 그때 비저항은 2 Ω·㎝이었다. 한편 mirror-like 표면을 유지하면서도 35 %정도까지 높은 조성비를 갖는 InGaN 에피층과, 2 인치 웨이퍼에서 약 2 % 오차의 매우 좋은 조성비 균일성을 갖는 InGaN층을 성장할 수 있었다. AlGaN의 경우에는 GaN와 같은 온도에서 성장하였고, Al 조성비가 약 14 %인 AlGaN를 crack 없이 성장할 수 있었다. 이로써 양질의 에피층을 MOCVD 방법으로 성공적으로 성장할 수 있게 되어 앞으로 연구할 단파장 광소자 연구에 큰 진척이 있을 것으로 기대된다.

목차 (Table of Contents)

• 초록
• 1.서론
• 2.실험
• 3.결과 및 토의
• 4.참고문헌
• 5.연구성과