[논문]MOCVD에 의한 Ti 금속 기판 위의 비정질 Ga2O3 박막 형성과 다이오드 특성

안남준; 안장범; 안형수; 김경화; 양민

doi:10.6111/jkcgct.2023.33.4.125

MOCVD에 의한 Ti 금속 기판 위의 비정질 Ga2O3 박막 형성과 다이오드 특성
Formation of amorphous Ga2O3 thin films on Ti metal substrates by MOCVD and characteristics of diodes 원문보기

한국결정성장학회지 = Journal of the Korean crystal growth and crystal technology, v.33 no.4, 2023년, pp.125 - 131

안남준 (한국해양대학교 나노반도체공학과) , 안장범 (한국해양대학교 나노반도체공학과) , 안형수 (한국해양대학교 나노반도체공학과) , 김경화 (한국해양대학교 나노반도체공학과) , 양민 (한국해양대학교 나노반도체공학과)

초록
AI-Helper

Ga₂O₃ 박막은 금속 유기 화학기상증착법을 사용하여 Ti 기판에 350~500℃ 범위의 비교적 낮은 온도로 증착되었다. 낮은 온도를 선택하여 Ti 기판의 열적 변형과 Ga₂O₃ 박막에 미치는 영향을 최소화하였다. 500℃ 이하에서 박막 형성 시, 기판 표면에서 원자들의 확산에너지가 충분하지 못하여 박막 표면이 3차원 성장으로 인해 거칠어지는 경향을 보였다. 그러나 500℃에서 형성된 박막은 2차원 박막 형태로 형성되었으며 비교적 균일한 표면을 가지고 있음을 확인하였다. 모든 증착된 박막은 비정질 구조였다. Ti 금속 기판 위에 형성된 Ga₂O₃ 박막 위에 금속 전극을 형성하여 수직 쇼트키 다이오드를 제작하였으며, 제작된 다이오드의 전류-전압(I-V) 및 캐패시턴스-전압(C-V) 특성을 평가하였다. I-V 측정 결과, 대부분의 다이오드 소자에서 매우 높은 동작 전압을 나타냈으며, 비교적 균일한 표면을 갖는 500℃에서 성장한 샘플은 가장 낮은 동작 전압을 가짐을 확인할 수 있었다. 또한, C-V 측정 결과, 박막의 성장 온도가 높을수록 커패시턴스 값이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Ga2O3 thin films were deposited on Ti substrates using metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) at temperatures ranging from 350 to 500℃. Lower deposition temperatures were chosen to minimize thermal deformation of the Ti substrate and its impact on the Ga2O3 film. Film surfaces tended to become rough at temperatures below 500℃ due to three-dimensional growth, but the film formed at 500℃ had the most uniform surface. All deposited films were amorphous in structure. Vertical Schottky diodes were fabricated and I-V and C-V measurements were performed. I-V measurements showed higher operating voltages compared to a typical SBD for films grown at different temperatures. The sample grown at 500℃, which had the most uniform surface, exhibited the lowest operating voltage. Higher growth temperatures resulted in higher capacitance values according to C-V measurements.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. (a) SEM image of Ga₂O₃ thin film deposited on Ti substrates at 500°C for 30 minutes, (b) followed by a heat treatment at 850°C for 10 minutes.
$Fig. 2. XRD diffraction patterns of amorphous Ga<sub>2</sub>O<sub>3</sub> thin films depend on deposited temperature.$ 그림 Fig. 2. XRD diffraction patterns of amorphous Ga₂O₃ thin films depend on deposited temperature.
그림 Fig. 3. (a) XPS survey spectra and (b) Ga 3d core level and (c) O 1s core level XPS spectra depend on deposited temperature.
그림 Fig. 4. Optical images of Ga₂O₃ thin films deposited at (a) 350ºC, (b) 400ºC, (c) 450ºC, (d) 500ºC.
그림 Fig. 5. SEM images of Ga₂O₃ thin films deposited at (a) 350ºC, (b) 400ºC, (c) 450ºC, (d) 500ºC.
그림 Fig. 6. I-V characteristic curves of Ga₂O₃ thin f ilms deposited at different temperatures.
그림 Fig. 7. (a) C-V characteristic curves of Ga₂O₃ thin films deposited at different temperatures (b) maximum capacitance and corresponding peak voltage.

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