암모니아 MBE 기법으로 성장 된 GaN의 결정 특성 연구

Abstract

빠르게 변화하고 있는 반도체 시장에서 고출력, 고직접화, 저전력화 등의 특징을 갖는 화합물 반도체인 GaN는 LED 분야 뿐만 아니라 파워 디바이스 분야에서도 많은 관심이 기울여져 있다. GaN는 대구경화 그리고 안정적인 대량 생산이 가능한 Si 기판 위에 성장함으로써 생산 비용이 적고 좋은 특성을 갖는 GaN wafer를 생산 할 수 있다. 이에 본 연구는 CMOS에서 장점을 갖는 Si(110) 기판 위에 GaN를 성공적으로 성장하기 위해 진행되었다. 본 연구를 통해 Si(110) 기판 위에 GaN를 성장하기 위해 필요한 AlN buffer layer는 성장 온도와 Al flux에 의해 성장 형태가 다르게 나타나는 것을 확인 할 수 있었다. AlN 표면 구조는 크게 섬 형태의 구조와 표면이 매워진 2-D flat한 형태를 갖는 AlN layer를 성장할 수 있었다. 이러한 특성을 갖는 AlN layer 각 구조의 특성을 확인하였고, 그 위에 성장 된 GaN의 특성을 분석하였다. 또한 GaN와 Si 사이의 격자함수 차이와 열팽창 계수에 의해 발생하는 표면의 crack을 제거하기 위해 AlN interlayer 방식과 supperlattice 구조를 사용하여 crack-free한 표면을 갖는 GaN를 생성할 수 있었다. 이렇게 성장된 GaN layer의 leakage current를 최소화하기 위한 GaN layer 구조를 연구하고 각 구조의 특성을 분석하였다.