GaN epitaxy 박막의 전위 밀도 분석 방법 연구

Abstract

GaN epitaxy 박막의 전위 밀도를 정량적으로 분석하기 위해 음극선발광 (CL), 투과전자현미경(TEM), Etch Pit Density(EPD) 측정법을 적용하였다. 분석을 위한 시편은 사파이어 기판 (0001) 위에 GaN buffer layer 30nm, undoped GaN layer 4um를 유기금속화학증착(MOCVD)법으로 성장하였다. 분석 결과 간의 상관관계를 비교하기 위해 CL 측정을 통해 전위 밀도를 확인한 후 동일한 시편에서 TEM과 EPD 측정을 하였다. TEM 측정을 위해 표면관찰(plan view) 시편과 단면관찰(cross sectional view) 시편을 제작하였다. GaN epitaxy 박막의 표면 특성을 확인하기 위해 molten KOH/NaOH 습식화학에칭법을 적용하였으며, 최적의 에칭 조건은 400℃, 20분이었다. 에칭 특성과 표면 형상 관찰은 주사전자현미경(SEM)과 원자힘현미경(AFM)을 이용하였고, TEM을 이용하여 etch pit의 단면을 관찰하였으며, 그 측정 결과로 etch pit density와 형태를 분석하였다. 시편의 구조는 비행시간형 이차이온질량분석기(TOF- SIMS)를 사용하여 깊이 방향으로 원자 및 분자 분포를 분석하였고, EPD 측정 시편에 대해서도 동일한 방법으로 분석하였다. 그 결과를 3차원 이미지로 분석하여 습식화학에칭 전과 후의 깊이분포도의 차이를 확인하였다. CL 측정 평균 전위 밀도 값은 3.05 × 108 cm-2, TEM 측정 평균 전위 밀도 값은 3.63 × 108 cm-2, 평균 EPD 값은 4.48 × 106 cm-2 이었다. EPD 측정을 통해 대면적 기판의 전위 밀도를 정량적으로 분석할 수 있음을 확인하였다.