일반기술

청색 발광소자 개발을 위한 후막 GaN 성장 기술

GaN로 대표되는 III-V 질화물반도체를 이용한 청색발광소자는 Full color display의 구현, DVD용 광원의 개발 및 electric bulb의 대치를 통한 에너지절약등에 활용될 수 있는 중요한 소자이다. 이러한 소자의 개발에 관한 연구는 지난 20년간 진행되어 왔으나, GaN계 단결정박막(epi layer)의 성장에 필요한, GaN와 격자와 열팽창계수가 유사한 기판 물질의 부재로 인하여 크게 발전하지 못하였다. GaN 기판의 개발은 GaN 단결정(bull)성장에 필요한 조건이 2400℃ 이상의 고온과 40,000 기압 이상의 고압이므로, 청색발광소자 개발에 요구되는 고품위 대구경(최소 2" 이상) GaN 기판을 개발이 어려운 상황이다. 이에따라 성장속도가 60~100㎛/hr 이상인 film 성장법을 이용하여 후막을 성장하고, 이를 GaN epi-layer성장용 기판으로 이용하고자하는 연구를 수행하게되었다. 본 연구에서는 후막성장에 필요한 Hydride vapor Phase Epitaxy용 수평형 및 수직형 반응로를 자체 설계, 제작하고 이를 사용하여 후막 GaN의 성장특성에 관한 실험을 수행하였다. 성장에 필요한 물질로는 기존의 HCl과 금속 Ga을 이용하는 방법과 GaCl3를 이용하는 방법에 대하여 각각의 연구를 진행하였다. 수평형 및 수직형의 경우 모두 후막성장이 가능함을 확인하였고, 성장된 후막의 특성이 매우 양호함을 확인하였다. 자세한 연구결과와 토의가 기술전람회에서 논의될것이다.