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SiC 기판상에 성장된 AlN 박막을 이용한 AlN 결정 성장에 관한 연구
A study on the AlN crystal growth using its thin films grown on SiC substrate 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.28 no.4, 2018년, pp.170 - 174  

인경필 ((주)세라컴) ,  강승민 (한서대학교 국제디자인융합전문대학원)

초록
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AlN 결정은 직경 1인치 크기의 기판이 개발되었고 계속 품질의 향상을 위해 연구되고 있다. 한편 2인치급 기판은 UV LED 칩 제조와 원가 감소를 위해 개발이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 PVT 법으로 2인치의 AlN 결정을 SiC 기판상에 성장된 AlN 박막을 종자로 사용하여 성장의 가능성을 보고자 하였다. $10{\mu}m$ 두께의 AlN 박막 결정을 종자결정으로 사용하여 두께 7 mm의 AlN 결정을 성장하였다. 성장된 결정은 금속현미경과 실체현미경, DCXRD를 사용하여 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

AlN crystal is been developing in global site for many years and 1 inch diameter wafer was already developed but it is demanding the efforts for the better quality. On the other hand, also the 2-inch size is developing recently to reduce the unit cost for manufacturing and to use to fabrication of t...

주제어

#AlN   #AlN crystal   #Crystal growth   #PVT method   #2 inch crystal  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 직경 2인치급의 AlN 결정을 성장하기 위해 성장 조건을 탐색하고자, SiC 기판상에 성장된 AlN 박막을 종자로 하여 결정을 성장하였으며, 결정 성장 양상과 결과에 대하여 보고하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
2 μm 두께와 20 μm 두께의 AlN 박막에 성장된 결정의 FWHM 측정 결과, 박막의 두께가 얇은 결정에성장된 결정의 결정성이 더 좋은 결과를 나타낸 이유는? 6와 Fig. 7은 각각 2 μm 두께와 20 μm 두께의 AlN 박막에 성장된 결정의 FWHM(Full Width of Half Maxximum) 측정 결과를 보인 것으로, 박막의 두께가 얇은 결정에성장된 결정의 결정성이 더 좋은 결과를 나타내고 있는데, 이는 SiC 기판과 AlN 박막층과의 격자부정합율[8]에 의한 응력의 분포가 적기 때문에 20 μm의 박막보다 결정성이 좋은 박막이 성장된 것으로 사료된다. 또한 성장온도는 1750℃에서 성장되었는데, 이는 AlN 종자결정을 사용하였을 때보다 200~300℃ 정도 낮은 온도의 성장온도였다.
AlN 단결정의 밴드갭은 얼마인가? AlN 단결정은 밴드갭이 6.2 eV로서 200 nm 근방의 단파장 자외선을 방출할 수 있는 LED(Light Emitting Diode)를 제조하여, 살균, 정화 시스템에 적용할 수 있는 응용성이 있는 화합물 반도체 소재로 관심이 많다. 이러한 응용 분야에서 밴드갭이 넓은 재료가 요구되어져 왔으며, GaN, SiC, ZnO, AlN, Ga2O3 등이 적합한 재료로서 개발되어져 왔고, AlN은 그중에서도 가장 우수한 특성을 나타낸다.
DCXRD를 이용해 결정성을 분석한 결과, 20μm 두께의 박막을 사용하여 성장한 경우 박막상에 성장된 결정 성장층에 균열이 발생한 원인은? 성장온도를 낮게 유지한 이유는 박막의 재증발되기 때문으로 확인하였다. 20 μm 두께의 박막을 사용하여 성장한 경우에는 박막상에 성장된 결정 성장층에 균열이 발생하였으며, 이는 앞에서 언급한 잔류응력의 원인으로 해석된다[9].
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참고문헌 (12)

  1. R. Schlesser, R. Dalmaum and Z. Sitar, "Seeded growth of AlN bulk single crystals by sublimation", J. Cryst. Growth 241 (2002) 416. 

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  2. S.M. Kang, "Growth of AlN crystals by the sublimation process", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 18 (2008) 68. 

  3. S.M. Kang, "A study on the growth morphology of AlN crystals grown by a sublimation precess", J. Korean Cryst. Growth Cryst. Technol. 19 (2009) 242. 

  4. Z.G. Herro, D. Zhuang, R. Schlesser and Z. Sitar, "Gowth of AlN single crystalline boules", J. Cryst. Growth 312 (2010) 2515. 

  5. V. Noveski, R. Schlesser, S. Mahajan, S. Beaudoin and Z. Sitar, "Mass transfer in AlN crystal growth at high temperature", J. Cryst. Growth 264 (2004) 369. 

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  6. M. Bickermann, B.M. Epelbaum and A. Winnacker, "Characterization of bulk AlN with low oxygen content", J. Cryst. Growth 269 (2003) 432. 

  7. M. Miyanaga, N. Mizuhara, S. Fujiwara, M Shimazu, H. Nakahata and T. Kawase, "Evaluation of AlN single crystal grown by sublimation method", J. Cryst. Growth 300 (2007) 45. 

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  8. F.A. Ponce, C.G. Walle and J.E. Northrup, "Atomic arrangement at the AlN/SiC interface", Physical Review B 53 (1996) 7473. 

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  9. H. Kamata, K. Naoe, K. Sanada and N. Ichinose, "Single-crystal growth of aluminum nitride on 6H-SiC substrates by an open-system sublimation method", J. Cryst. Growth 311 (2009) 1291. 

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  10. X. Gan, Z. Wang, W. Wang, T. Wang, H. Wu and C. Liu, "Growth and characterization of In0.17Al0.83N thin films on lattice-matched GaN by molecular beam epitaxy", Mat. Sci. Semi. Processing 27 (2014) 665. 

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  11. T. Tahtamouni, J. Li, J. Lin and H. Jiang, "Surfactant effects of gallium on quality of AlN epilayers grown via metal-organic chemical-vapour deposition on SiC substrates", J. Phys. D: Appl. Phys. 45 (2012) 285103. 

    상세보기 crossref

  12. A. Dahiya, C. Opoku, D. Alquier, G. Vittrant, F. Cayrel, O. Graton, L. Hue and N. Camara, "Controlled growth of 1D and 2D ZnO nanostructures on 4H-SiC using Au catalyst", Nanoscale Res. Lett. 49 (2014) 379. 

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