| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2015년 가을 (11/25 ~ 11/27, 부산 해운대그랜드호텔) |
| 권호 | 21권 2호 |
| 발표분야 | G. 나노/박막 재료 |
| 제목 | 나노 패턴된 AlN/Si(111) 기판 상의 GaN 이종 에피 성장 |
| 초록 | 실리콘은 대면적의 기판을 저렴한 가격으로 이용 가능하며 높은 열 전도도를 갖는 등의 우수한 물성 때문에, 실리콘 기판을 이용한 GaN 에피 성장에 대한 연구가 활발히 진행되어 왔다. 하지만, GaN 와 실리콘 기판 사이의 큰 격자 상수 차이(17%)와 열 팽창 계수 차이(56%) 때문에, GaN 를 실리콘 기판에 에피 성장할 경우 GaN 박막에 높은 밀도의 전위와 균열이 생기게 된다. 이를 해결하고 실리콘 기판 상의 GaN 기반 소자를 구현하기 위해 저온 AlN 삽입층, AlGaN 버퍼층, 패턴된 기판 등과 같은 다양한 방법들이 적용되어 왔다.[1] 특히, 나노 패턴된 실리콘 기판을 이용한 나노 이종 에피 성장은 전위 밀도가 낮고 응력이 완화된 우수한 특성의 GaN 를 성장할 수 있는 방법으로서 이를 뒷받침하는 연구들이 보고되어 왔다.[2],[3] 하지만 이들 연구들은 island 형태의 GaN 박막성장을 보고하였으며, 나노 이종 에피 성장을 이용한 연속적인 넓은 영역의 GaN 박막 성장에 대한 연구는 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는, 실리콘 나노 막대의 꼭대기에 막대 구조의 AlN 박막 형태를 갖는 나노 패턴된 AlN/Si(111) 템플릿을 이용하여 유기금속기상증착법으로 GaN 나노 이종 에피 성장을 하였다. AlN/Si 나노 막대 템플릿을 제작하기 위하여 경제적이고 간단한 기술인 나노 구체 리소그래피를 이용하였다. 나노 구체 리소그래피를 통하여 막대 간의 좁은 간격을 갖는 육방밀집구조의 AlN/Si 나노 막대 배열을 제작할 수 있었다. 이어서 AlN/Si 나노 막대 템플릿에 GaN 를 성장함으로써 air void 를 갖는 연속적인 GaN 박막을 얻을 수 있었다. 평면 AlN/Si 템플릿에 같은 조건으로 GaN 박막을 성장하여 비교 연구를 진행하였으며, 그 결과 나노 이종 에피 성장된 GaN 박막의 결정성이 향상된 것을 확인하였다. 또한 라만 분석으로 AlN/Si 나노 막대에 성장된 GaN 박막에서 약 70% 정도의 응력 완화 효과가 나타나는 것을 확인하였다. Reference [1] A. Krost and A. Dadgar, Mater. Sci. Eng. B 93, 77 (2002). [2] D. Zubia, S. H. Zaidi, S. R. Brueck, and S. D. Hersee, Appl. Phys. Lett. 76, 858 (2000). [3] K. Y. Zang, Y. D. Wang, S. J. Chua, L. S. Wang, S. Tripathy, and C. V. Thompson, Appl. Phys. Lett. 88, 141925 (2006). |
| 저자 | 윤의준1, 박용조2, 김동현3, 김로1, 신인수1, 이동현1 |
| 소속 | 1서울대, 2차세대융합기술(연), 3한국나노기술원 |
| 키워드 | 나노 이종 에피 성장; GaN; 실리콘; 나노 구체 리소그래피 |
