| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2016년 봄 (05/18 ~ 05/20, 여수 디오션리조트 ) |
| 권호 | 22권 1호 |
| 발표분야 | A. 전자/반도체 재료 분과 |
| 제목 | 상온에서 Si(111) 기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용한 단결정 AlN 박막 성장 |
| 초록 | AlN 박막은 Si 기판 위 GaN 박막 성장에서 완충층이나 중간층으로 널리 이용 되고 있다.[1] 일반적으로 AlN 박막은 일반적으로 MOCVD 나 MBE 방법으로 성장하는데, 위 시스템들은 굉장히 높은 온도 (약 800-1000 oC)를 필요로 하며, 높은 비용이 든다는 단점이 있다. 하지만 마그네트론 스퍼터링법은 위 방법들에 비해 굉장히 간단하고 낮은 비용으로 증착을 할 수 있을 뿐만 아니라, 상온으로 까지 온도를 낮추어 증착할 수 있다. GaN on Si 구조에서 AlN 층을 완충층으로 사용할 때 위와 같은 마그네트론 스퍼터링법을 이용하면, 낮은 증착 온도로 Si과 Al 의 상호 확산을 막을 수 있고, MOCVD를 이용할 때 발생하는 여러 환경적 문제도 줄일 수 있다.[2] 이 연구에서는 상온에서 Si (111) 기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 단결정 AlN 박막을 성장하였다. 단결정 AlN 박막을 상온에서 증착하기 위해서 Al pre-deposition step 을 추가하였다. Al 층을 Si 기판 위에 5 nm 먼저 증착한 후 100 nm 의 AlN를 증착한 샘플 A와 Al 층 없이 바로 Si 기판 위에 AlN 층을 증착한 샘플 B를 제작하였다. 각 샘플들의 AlN 층은 동일한 압력, DC power 및 gas flow 조건에서 증착되었다. XRD Theta-2theta 스캔 데이터를 보면 두 샘플 모두에서 0002AlN 와 111Si peak 들을 발견할 수 있지만, 스캔 데이터에서는 두 샘플 간 큰 차이가 나타났다. 샘플 A는 6개의 선명한 peak 이 관찰되었으나, 샘플 B는 아무런 peak 이 관찰되지 않았다. 이를 통해서 sample A 의 AlN 박막은 단결정의 특성을 가지고 있으나, sample B 의 AlN 는 다결정을 이루고 있음을 알 수 있다. 따라서 Al pre-deposition step이 AlN 가 기판의 격자를 따라가는 에피텍셜 성장을 도와 주었다고 생각한다. 각 샘플들 위에 MOCVD 를 이용하여 GaN를 성장해 보았고, 샘플 A 를 이용한 경우 단결정의 GaN박막이 성장되는 것이 확인되었으나, 샘플 B 위에는 GaN 가 3D로 성장한 것을 확인하였다. 이는 sample A 의 AlN 가 Si (111) 기판 위에 에피텍셜 성장이 되었다는 것을 다시 보여준다. 이 발표에서는 위에서 설명한 Al pre-deposition step 의 영향 및 단결정 AlN 박막의 증착 메커니즘에 대해서 논의할 예정이다. Reference [1]C. Duquenne et al. Appl. Phys. Lett. 93 (2008) 052905 [2]W. Kong et al. Appl. Phys. Lett. 107 (2015) 032102 |
| 저자 | 김종명1, 신인수1, 이동현1, 김동현2, 박용조3, 윤의준1 |
| 소속 | 1서울대, 2한국나노기술원, 3차세대융합기술(연) |
| 키워드 | AlN; 에피성장 |
