| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 가을 (11/16 ~ 11/18, 경주 현대호텔) |
| 권호 | 22권 2호 |
| 발표분야 | F. 광기능/디스플레이 재료 분과 |
| 제목 | Stress relaxation on GaN epitaxial layer by deposition of SiO2 thin film on the backside of sapphire substrate |
| 초록 | 본 연구에서는 sapphire 기판과 GaN 박막보다 낮은 열팽창 계수를 가지는 SiO2 layer를 sapphire 기판의 후막에 증착하여 sapphire 기판과 GaN 박막의 열팽창 계수 차이로 인한 기판 휨과 성장 시 GaN 박막에 걸리는 stress를 줄이고자 하였다. 그리고 LED 소자를 만들어 GaN 박막의 stress 감소와 광학적 특성 사이의 관계를 관찰하였다. SiO2 layer를 sapphire 후면에 PECVD를 이용하여 증착하는데 있어 SiO2 layer의 두께를 1 um에서 4 um까지 증가시키며 SiO2의 두께에 따라 GaN 박막의 stress가 어떻게 변하는지 분석하였다. MOCVD로 GaN film을 성장한 후, 기판의 곡률을 측정하여 stress를 계산한 결과, SiO2 layer의 두께가 증가함에 따라 GaN 박막의 stress가 15 %에서 60 %까지 감소하였다. 그리고 XRC FWHM을 측정한 결과, SiO2를 증착하여도 XRC FWHM 값은 크게 달라지지 않아 결정성에 큰 영향을 미치지 않는 것을 확인하였다. 또한 LED 소자를 만들고 Internal quantum efficiency(IQE)를 측정하여 GaN 박막의 stress 감소가 광학적 특성에 끼치는 영향을 살펴보았다. GaN 박막의 stress가 작아지게 되면 piezoelectric polarization이 감소하고 이로 인해 Quantum-confined Stark effect (QCSE)가 감소하게 된다. QCSE가 감소하게 되면 발광 재결합의 가능성이 더 증가하기 때문에 IQE가 증가하게 된다. IQE는 SiO2 layer두께가 증가함에 따라, 즉, stress의 감소에 따라 80.5 %에서 86.7 %까지 증가하였다. 그리고 Piezoelectric field가 감소하여 IQE가 증가한다는 사실을 확인하기 위해, Flat band voltage 측정을 하였다. 그 결과, SiO2 layer의 두께가 증가함에 따라, Flat band voltage가 약 14 % 감소한 것을 확인할 수 있었다. 이 기술은 기판 휨 현상으로 인해 제작이 어려운 수직형 LED 소자 공정에도 응용가능 할 것으로 기대된다. |
| 저자 | 이승민1, 김종학2, 문승현1, 주기수1, 송윤규1, 함재훈3, 심종인3, 박용조4, 윤의준1 |
| 소속 | 1서울대, 2삼성전자, 3한양대, 4차세대융합기술(연) |
| 키워드 | <P>LED; Stress reduction; IQE; Flat band voltage</P> |
