본문 바로가기
KERD
논문KCI 등재

저온 GaN의 성장 온도에 따른 에피택셜 GaN의 stress relaxation 효과

Effect of low-temperature GaN grown at different temperature on residual stress of epitaxial GaN

0

조회

0

다운로드

0

인용

0

참고문헌

키워드

주제분류재료공학

초록

이종 기판과 GaN의 물성 차이로 인해 발생하는 결함을 제어하기 위한 다양한 방법 중 동종 물질을 완충층으로사용하는 LT-GaN 방법을 사용하여 완충층과 성장 온도의 상관성을 자체 제작한 성장 장비를 통해 확인하고자 하였다. 성장 온도에 따라 표면에 형성된 LT-GaN 결정성에 변화가 있었으며, annealing 후 LT-GaN가 나타내는 결정성에 따라 epi-GaN의 응력 완화 효과에 차이점이 있었다. 반면 LT-GaN의 높은 결정성은 다결정을 형성하는 원인으로 작용하여 그 위에성장하는 epi-GaN의 결정질을 저해하는 결과를 유발하였다.

Abstract

To improve the crystallinity of GaN, there are researches on surface treatment to control the difference inphysical properties between GaN and heterogeneous substrate. ‘Low-temperature GaN (LT-GaN)’ is one of the ways tosolve the problem and we investigated the relationship between growth temperature and properties of LT-GaN in ourhomemade vertical type HVPE. The LT-GaN nuclei were formed on the sapphire surface at low growth temperatures andthey presented differences in the density and crystallinity depending on the growth temperature. Significantly, the stressrelaxation effect on the epitaxial GaN (epi-GaN) was affected by the crystallinity of LT-GaN. However, the highcrystallinity of LT-GaN exacerbated the crystal quality of epi-GaN because they worked as a catalyst and seed ofpolycrystalline.

참고문헌 (27)

  1. J.H. Edgar, "Properties of group III nitrides" (1994), Institution of Electrical Engineers
  2. S. Strite, "Progress and prospects for GaN and the III-V nitride semiconductors", Thin Solid Films, 231, pp.197~ (1993)
  3. I.M. Watson, "Metal organic vapour phase epitaxy of AlN, GaN, InN and their alloys: A key chemical technology for advanced device applications", Coord. Chem. Rev, 257, pp.2120~ (2013)
  4. T.J. Flack, "GaN technology for power electronic applications: a review", J. Electron. Mater, 45, pp.2673~ (2016)
  5. J. Hu, "Hydride vapor phase epitaxy for gallium nitride substrate", J. Semicond, 40, pp.101801~ (2019)
  6. K.S.H. Kawakami, "Epitaxial growth of AlN film with an initial-nitriding layer on a-Al2O3 substrate", Jpn. J. Appl. Phys, 27, pp.L161~ (1988)
  7. D.S. Wuu, "Defect reduction and efficiency improvement of near-ultraviolet emitters via laterally overgrown GaN on a GaN", patterned sapphire template, 2006, pp.89, 161105~
  8. Q. Huo, "High quality self-separated GaN crystal grown on a novel nanoporous template by HVPE", Sci. Rep, 8, pp.3166~ (2018)
  9. S. Nakamura, "GaN growth using GaN buffer layer", Jpn. J. Appl. Phys, 30, pp.L1705~ (1991)
  10. F.-W. Yang, "Effects of thickness of a low-temperature buffer and impurity incorporation on the characteristics of nitrogenpolar GaN", Nanoscale Res. Lett, 11, pp.509~ (2016)
  11. E. Richter, "Reactor and growth process optimization for growth of thick GaN layers on sapphire substrates by HVPE", J. Cryst. Growth, 277, pp.6~ (2005)
  12. C.E.C. Dam, "Carrier gas and position effects on GaN growth in a horizontal HVPE reactor: An experimental and numerical study", J. Cryst. Growth, 285, pp.31~ (2005)
  13. J. Meng, "Numerical simulation of GaN growth in a metalorganic chemical vapor deposition process", J. Manuf. Sci. Eng, 135, pp.061013~ (2013)
  14. P. Kempisty, "Crystal growth of GaN on (0001) face by HVPE-atomistic scale simulation", J. Cryst. Growth, 303, pp.37~ (2007)
  15. A.H. White, "The decomposition of ammonia at high temperatures", J. Am. Chem. Soc, 27, pp.373~ (1905)
  16. S.A. Kukushkin, "Mechanism and kinetics of early growth stages of a GaN film", Phys. Solid State, 44, pp.1399~ (2002)
  17. S. Alexandrov, "A study of CVD of gallium nitride films by in situ gasphase UV spectroscopy", J. Phys. IV, 05, pp.183~ (1995)
  18. Z. Dong, "Self-catalyzed GaAs nanowires on silicon by hydride vapor phase epitaxy", Nanotechnol, 28, pp.125602~ (2017)
  19. E. Ruiz, "Electronic structure and properties of AlN", Phys. Review B, 49, pp.7115~ (1994)
  20. R. Ramesh, "Controlled nucleation and growth of nanostructures by employing surface modified GaN based layers", heterostructures as bottom layer, 2014, pp.4, 7112~
  21. T. Onozu, "Investigation of thermal annealing process of GaN layer on sapphire by molecular dynamics", Jpn. J. Appl. Phys, 39, pp.4400~ (2000)
  22. J.C. Zolper, "Morphology and photoluminescence improvements from high‐temperature rapid thermal annealing of GaN", Appl. Phys. Lett, 68, pp.200~ (1996)
  23. L. Zhen-Kun, "An experimental analysis of residual stress measurements in porous silicon using microraman spectroscopy", Chin. Phys. Lett, 21, pp.403~ (2004)
  24. T. Zywietz, "Adatom diffusion at GaN (0001) and (0001) surfaces", Appl. Phys. Lett, 73, pp.487~ (1998)
  25. H. Fujikura, "Realization of low dislocation GaN", sapphire wafers by 3-step metalorganic vapor phase epitaxial growth with island induced dislocation control, 2003, pp.42, 2767~
  26. Y. Tian, "Preparation and optimization of freestanding GaN using low-temperature GaN layer", Front. Mater. Sci, 13, pp.314~ (2019)
  27. J. Prażmowska, "Optimization of GaN nucleation layer deposition conditions on sapphire substrates in HVPE system", Vacuum, 82, pp.988~ (2008)

관련 논문AI추천

HVPE 법을 통한 GaN 성장 시 기판 종류 및 V/III 비에 따른 잔류 stress 특성 연구강효상, 박재화, 오누리, 이성국, 이성철, 이승훈, 이주형, 이희애한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2020 · 제30권 제2호실리콘 기판위에 금속 완충층을 이용한 GaN 성장과 특성분석양민, 안형수, 유연수, 유영문, 이준형한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2013 · 제23권 제4호HVPE 법에서의 공정변수 조절에 의한 bulk GaN 단결정의 두께 최적화강석현, 강효상, 박재화, 박철우, 방신영, 심광보, 이성국, 이정훈, 이주형, 이희애한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2017 · 제27권 제2호HVPE 후막 a-plane GaN 결정의 성장과 특성양민, 김경화, 김석환, 박길한, 배종성, 안형수, 이수민, 이충현, 장근숙, 장성환, 전헌수, 황선령, M. Koike한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2007 · 제17권 제1호HVPE를 이용하여 r-plane 사파이어 위에 multi-step으로 성장시킨 a-plane GaN 에피층의 특성 연구김홍승, 박미선, 이원재, 이원준, 이혜용, 장연숙, 최영준, 하주형한국결정성장학회 · 한국결정성장학회지2016 · 제26권 제3호Reduction of wafer bow in free standing GaN grown by HVPE김진호, 김진훈, 손호기, 심광보, 오해곤, 이미재, 이혜용, 임태영, 최영준, 황종희청정에너지연구소 · Journal of Ceramic Processing Research2014 · 제15권 제2호

이 간행물의 다른 논문 (5건)