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[국내논문] PSS 상 버퍼층 종류에 따른 GaN 박막 성장 특성 비교
GaN Film Growth Characteristics Comparison in according to the Type of Buffer Layers on PSS 원문보기

한국재료학회지 = Korean journal of materials research, v.24 no.12, 2014년, pp.645 - 651  

이창민 (고려대학교 신소재공학과) ,  강병훈 (고려대학교 신소재공학과) ,  김대식 (고려대학교 신소재공학과) ,  변동진 (고려대학교 신소재공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

GaN is most commonly used to make LED elements. But, due to differences of the thermal expansion coefficient and lattice mismatch with sapphire, dislocations have occurred at about $109{\sim}1010/cm^2$. Generally, a low temperature GaN buffer layer is used between the GaN layer and the sa...

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  • (a)샘플의 경우 LT GaN 버퍼의 영향으로 CPSS 표면에 GaN Seed가 1st Step 공정 시작 전에 이미 형성되어 있으며, 기판 표면과 GaN 박막 간의 큰 격자 부정합(16 %) 현상이 발생하기 때문에 plane간 Surface energy 차이에 비해 Seed의 존재유무가 더 큰 영향을 미쳐 표면적이 상대적으로 넓은 비사면 r-plane영역에서 성장이 주도적으로 일어나게 된다. (c)샘플의 경우 (b)샘플의 조건에 (a)샘플의 조건이 조합된 경우로 GaN와 결정격자 구조9) 가 유사한 AlN 버퍼가 Seed 하부에 증착되어 있기 때문에 Surface energy와 Seed의 영향을 동시에 받게 되어 비사면 r-plane의 영역뿐만 아니라 c-plane에서도 GaN의 빠른 성장이 이루어져 (a)샘플과 (b)샘플의 중간 형태의 모습으로 자라나게 된다.
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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
직접 천이형 에너지 밴드 구조를 갖는 ZnSe계의 장단점은? 7) 청색 발광 소자 개발을 위한 GaN 박막 물질의 중요성은 앞서 언급한 II-IV족 화합물의 물성에서 찾을 수 있다 SiC의 경우 p형, n형 불순물의 첨가와 전도성 제어가 용이하여 80년대 후반에 밀리 칸델라(mcd)급 저휘도 청색 LED로 개발 되었으나 간접 천이형 에너지 밴드 구조이기 때문에 고휘도 발광 소자로서 적절하지 못하였으므로 직접 천이형 에너지 밴드 구조를 갖는 ZnSe계를 이용하였다. ZnSe계는 기판으로 사용되었던 GaAs와의 결정격자부정합도가 작아 결정 성장 시에 좋은 특성을 나타내는 반면 주로 MBE(Molecular Beam Epitaxy)법을 사용하므로, 원소 증기압이 높은 Zn, Se, Mg, S 등의 원소 첨가 및 제어와 p형 불순물 첨가가 어렵다는 단점이 있다. 그러나 GaN 박막은 광소자로서의 응용이 적절한 직접 천이 형 에너지 밴드구조를 가지고 있고 기판과의 부정합 정도가 발광 특성에 큰 영향을 주지 않는다.
청색의 단파장 광원을 얻기 위해 사용되는 재료들의 단점은? 1,2) 청색 발광소자의 상업화가 입증된 이후 급속도로 청색 발광소자에 대한 연구와 개발이 진행되어 왔으며 현재에 이르러서 III-V계 질화물인 GaN, InGaN, AlGaN, AlGaInN 물질을 통해 청, 녹, 황, 백색의 LED의 제작과 응용 기술이 실생활에 적용되고 있다. 통상적으로 청색의 단파장 광원을 얻기 위하여 사용된 재료는 VI족의 SiC계, II-IV족 화합물인 ZnSe계와 III-V족 화합물인 GaN계이며 SiC계, ZnSe계의 화합물은 GaN계에 비해 적은 104/cm2 결함 밀도에도 불구하고 재료의 휘도와 수명이 짧다는 결점을 가지고 있어3-6) 수명이 매우 안정적이며 높은 결함 밀도에도 효율이 우수한 GaN계 화합물에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다.7) 청색 발광 소자 개발을 위한 GaN 박막 물질의 중요성은 앞서 언급한 II-IV족 화합물의 물성에서 찾을 수 있다 SiC의 경우 p형, n형 불순물의 첨가와 전도성 제어가 용이하여 80년대 후반에 밀리 칸델라(mcd)급 저휘도 청색 LED로 개발 되었으나 간접 천이형 에너지 밴드 구조이기 때문에 고휘도 발광 소자로서 적절하지 못하였으므로 직접 천이형 에너지 밴드 구조를 갖는 ZnSe계를 이용하였다.
통상적으로 청색의 단파장 광원을 얻기 위하여 사용되는 재료는? 1,2) 청색 발광소자의 상업화가 입증된 이후 급속도로 청색 발광소자에 대한 연구와 개발이 진행되어 왔으며 현재에 이르러서 III-V계 질화물인 GaN, InGaN, AlGaN, AlGaInN 물질을 통해 청, 녹, 황, 백색의 LED의 제작과 응용 기술이 실생활에 적용되고 있다. 통상적으로 청색의 단파장 광원을 얻기 위하여 사용된 재료는 VI족의 SiC계, II-IV족 화합물인 ZnSe계와 III-V족 화합물인 GaN계이며 SiC계, ZnSe계의 화합물은 GaN계에 비해 적은 104/cm2 결함 밀도에도 불구하고 재료의 휘도와 수명이 짧다는 결점을 가지고 있어3-6) 수명이 매우 안정적이며 높은 결함 밀도에도 효율이 우수한 GaN계 화합물에 대한 연구가 매우 활발히 진행되고 있다.7) 청색 발광 소자 개발을 위한 GaN 박막 물질의 중요성은 앞서 언급한 II-IV족 화합물의 물성에서 찾을 수 있다 SiC의 경우 p형, n형 불순물의 첨가와 전도성 제어가 용이하여 80년대 후반에 밀리 칸델라(mcd)급 저휘도 청색 LED로 개발 되었으나 간접 천이형 에너지 밴드 구조이기 때문에 고휘도 발광 소자로서 적절하지 못하였으므로 직접 천이형 에너지 밴드 구조를 갖는 ZnSe계를 이용하였다.
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참고문헌 (22)

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