| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2014년 가을 (11/27 ~ 11/28, 대전컨벤션센터) |
| 권호 | 20권 2호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료(Electronic and Semiconductor Materials) |
| 제목 | Heteroepitaxial GaN의 threading edge dislocation이 가진 세가지 형태의 gap-states |
| 초록 | 2000년 이전 파란빛을 발하는 꿈의 물질로 여겨졌던 GaN은, 십수년을 지난 지금 일상에서 쉽게 찾아볼 수 있는 사소한 것이 되었다. GaN을 이용한 소자가 이렇게 실용화된 이유로는, 이종기판을 이용한 CVD 증착법이 개발되어 꽤 넒은 면적의 단결정을 얻을 수 있게 되었기 때문으로 알려져 있다. 그러나 실제로는 이종기판을 기반으로 성장한 GaN내에 발생된 원자적 결함이 전기광학적인 면에서는 별다른 역할을 하지 못하는 것이 그 상용화에 있어 더 중요한 이유일 것이다. [1] 비슷한 광학 물질인 GaAs의 경우는 그 전위밀도가 GaN에 비해 수천배 이상 적어야 소자로 쓰일 수 있다. GaN이 갖는 주요 결정결함은 threading dislocation (TD)으로 ~108/cm2 이상의 밀도를 갖는다. 많은 연구자들이 그 전기광학적 결함이 어떤 특성을 갖는지 확인하고자 하였으나, 각각의 미세한 성장조건 변화에 따른 GaN의 특성 변화가 상당하여 실험결과상 서로 배치되는 결과들이 속출하였다. 이들은 여전히 갑론을박의 상태로 유지되고, 일정기간이 지나서 학계의 관심을 잃어가는 상태에 놓여 있다. 실험적 방법 말고도 TD의 전자구조를 조사할 수 있는 방법으로는 제일원리계산이 있다. Elsner, Fall, Lee, Lymperakis [1-4]등이 계산을 이용하여 TD중 대부분을 차지하는 Threading Edge Dislocation (TED)의 band structure를 계산하였다. 그러나 실험결과들과 마찬가지로 이들도 서로간 심각한 차이를 나타내어, 그 중요성에도 불구하고 인용도가 높지가 않은 편이다. 본 연구는 이러한 계산적 한계를 극복하고자 하였다. 또한 그 결과로서 실험치와 일치된 전자구조를 얻을 수 있었다. 제일원리가 현실적으로 수행할 수 있는 원자적 모델은 수백개에 지나지 않는다. 그런데 Lymperakis의 empirical method에 기반한 계산에 따르면, 전위간 상호 영향을 주지 않으려면 수천개 이상으로된 원자모형이 필요하다. [4] 본 연구가 조사한 결과에 따르면, 이전 계산을 위해 준비된 모델들은 약 300개이하로 구성되어졌다. 본 계산은 1000개 이상의 원자로 구성된 원자모델을 이용하였으며, TED중 full-core, 4fold-core, open-core 세가지의 형태의 원자모델에 적용하였다. [1] J. Elsner, R. Jones, P.K. Sitch, V.D. Porezag, M. Elstner, Th. Frauenheim, M.I. Heggie, S. Oberg, P.R. Briddon, Phys. Rev. Lett. 79 (1997) 3672. [2] S.M. Lee, M.A. Belkhir, X.Y. Zhu, Y.H. Lee, Y.G. Hwang, T. Frauenheim, Phys. Rev. B 61 (2000) 16033. [3] C.J. Fall, R. Jones, P.R. Briddon, A.T. Blumenau, T. Frauenheim, M.I. Heggie, Phys. Rev. B 65 (2002) 245304. [4] L. Lymperakis, J. Neugebauer, M. Albrecht, T. Remmele, H.P. Strunk, Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 196401. |
| 저자 | 양민호 |
| 소속 | 한국기초과학지원(연) |
| 키워드 | GaN; dislocation; defect level; ab-initio calculation |
