초록 ▼

본 연구는 GaN nano-crystalline과 nanowire의 합성을 위하여 열처리 조건을 개발하고 중성자 회절에 의한 구조 분석방법을 통해서 합성한 GaN nano-crystalline 입자와 nanowire에 대한 성장기구 및 물리적 특성을 연구하고 XRD, SEM, TEM 분석을 통해서 얻은 결과를 종합적으로 분석하는 것을 연구목표로 하였다. 이를 위해서 본 연구팀은 시료 준비 단계에서 powder 형태의 GaN 분말(-100mesh 99.9%)을 준비하고 mechanical grinding을 위하여 SPEX 8000M

본 연구는 GaN nano-crystalline과 nanowire의 합성을 위하여 열처리 조건을 개발하고 중성자 회절에 의한 구조 분석방법을 통해서 합성한 GaN nano-crystalline 입자와 nanowire에 대한 성장기구 및 물리적 특성을 연구하고 XRD, SEM, TEM 분석을 통해서 얻은 결과를 종합적으로 분석하는 것을 연구목표로 하였다. 이를 위해서 본 연구팀은 시료 준비 단계에서 powder 형태의 GaN 분말(-100mesh 99.9%)을 준비하고 mechanical grinding을 위하여 SPEX 8000M mixer/mill 장치을 이용하였다. GaN 분말을 비정질화된 형태의 분말로 grinding처리 하는 과정은 시간을 10, 20, 40시간으로 하여 mechanical grinding에 의한 비정질화되는 과정을 규명하였고, 20시간 볼밀처리된 GaN 분말을 전기로에서 930$^{\circ}C$의 온도영역에 대해서 12시간 동안 열처리하여 나노물질을 합성하였다. 이때의 열처리 분위기 가스를 산소, 질소, 그리고 암모니아 순서로 변화를 주어 실험하였다. 산소분위기에서는 $\beta-Ga_2O_3$ nano-crystalline입자를, 질소분위기에서는 $\beta-Ga_2O_3$ nanowire를, 암모니아분위기에서는 GaN nano-crystalline 입자와 GaN nanowire를 합성하였다. 합성된 나노물질들은 SEM과 TEM을 통해서 미세구조 및 성장방향을 규명하였고 XRD를 통해서 구조적 특성을 분석하였다. 특히, GaN nanowire는 Raman scattering 및 PL을 측정하여 광학적 특성을 고찰하였다. 고분해능 중성자 분말회절실험으로는 열처리에 의해 합성된 물질들에 대한 결함을 비롯한 구조를 분석하였다. XRD에 비해 상대적으로 큰 penetration depth를 가지고 있는 중성자 회절분석을 통해 물질의 내부 구조를 정밀 분석하였으며, XRD와 비교함으로써 전반적인 특성을 비교하여 원자로를 이용한 중성자 회절분석의 우수성을 확인하였다.

Abstract ▼

In fabricating devices with semiconducting materials, the achievement of optimizing devices depends on the understanding of properties of these semiconducting materials and the control of the properties as wanted. Optical and electrical properties of them are affected by impurity and native defects.

In fabricating devices with semiconducting materials, the achievement of optimizing devices depends on the understanding of properties of these semiconducting materials and the control of the properties as wanted. Optical and electrical properties of them are affected by impurity and native defects. The affecting mechanism in the properties needs to be investigated to get the better understanding of these semiconducting materials, High Resolution Powder Diffraction (HRPD) method we have performed plays an important role of investigating into various defects present in materials.
It aimed to study in this work that developing optimized thermal annealing process to synthesize nano-materials, and characterizing them with the XRD, SEM, and TEM as well as the HRPD using neutron. By the way, the utility of HRPD is of crucial importance in studying properties of GaN amorphous semiconductor materials formed by mechanical grinding as well as GaN nano-crystalline semiconducting materials synthesized by thermal annealing method. The HRPD is of high possibility in accurate structural analysis of materials, as the penetration depth of the HRPD is more deep than the XRD. On characterizing the growth mechanism and structural properties of nano-crystalline particles and nanowires, the HRPD was very crucial utility.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY...8
• CONTENTS...10
• 목차...11
• 제1장 서 론...12
• 제2장 국내.외 연구개발 현황...15
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...17
• 제1절 연구 내용...17
• 1. mechanical grinding...17
• 2. thermal annealing...20
• 제2절 연구 결과...21
• 1. mechanical grinding method에 의한 비정질화 특성...21
• 2. 열처리에 의해 합성한 fJ-Ga203 nano-crystalline과 nanowire 물질...25
• 3. 열처리에 의해 합성한 GaN nano-crystalline과 nanowire 물질...36
• 제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...46
• 제5장 연구개발결과의 활용계획...48
• 제6장 참고 문헌...49