EFG 법으로 성장한 β-Ga₂O₃ 단결정의 Sn 도핑 특성 연구 (Characteristics of Sn-doped β-Ga₂O₃single crystals grown by EFG method)

서지정보

· 발행기관 : 한국결정성장학회
· 수록지 정보 : 한국결정성장학회지 / 33권 / 2호 / 83 ~ 90페이지
· 저자명 : 제태완, 박수빈, 장희연, 최수민, 박미선, 장연숙, 이원재, 문윤곤, 강진기, 신윤지, 배시영

초록

최근 전력반도체 소재로 관심을 가지는 Ga2O3의 β-상은 열역학적으로 가장 안정한 상을 가지며 4.8~4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8MV/cm의 높은 절연파괴전압을 갖는다. 이러한 우수한 물리적 특성으로 인해 전력반도체 소재로 많은 주목을 받고 있다. β-Ga2O3는 SiC 및 GaN의 소재와는 다르게 액상이 존재하기 때문에 액상 성장법으로 단결정 성장이 가능하다. 하지만 성장한 순수 β-Ga2O3 단결정은 전력 소자에 적용하기에는 낮은 전도성으로 인해 의도적으로 제어된 도핑 기술이 필요하며 도핑 특성에 관한 연구가 매우 중요하다. 이 연구에서는 Ga2O3 분말과 SnO2 분말의 몰 비율을 다르게 첨가하여 Un-doped, Sn 0.05 mol%, Sn 0.1m ol%, Sn 1.5 mol%, Sn 2 mol%, Sn 3 mol%의 혼합분말을 제조하여 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 방법으로 β-Ga2O3 단결정을 성장시켰다. 성장된 β-Ga2O3 단결정의 Sn dopant 함량에 따른 결정 품질 및 광학적, 전기적 특성 변화를 분석하였으며 Sn 도핑에 따른 특성 변화를 광범위하게 연구하였다.

영어초록

The β-Ga2O3 has the most thermodynamically stable phase, a wide band gap of 4.8~4.9 eV and a high dielectric breakdown voltage of 8MV/cm. Due to such excellent electrical characteristics, this material as a power device material has been attracted much attention. Furthermore, the β-Ga2O3 has easy liquid phase growth method unlike materials such as SiC and GaN. However, since the grown pure β-Ga2O3 single crystal requires the intentionally controlled doping due to a low conductivity to be applied to a power device, the research on doping in β-Ga2O3 single crystal is definitely important. In this study, various source powders of un-doped, Sn 0.05 mol%, Sn 0.1 mol%, Sn 1.5 mol%, Sn 2 mol%, Sn 3 mol%-doped Ga2O3 were prepared by adding different mole ratios of SnO2 powder to Ga2O3 powder, and β-Ga2O3 single crystals were grown by using an edge-defined Film-fed Growth (EFG) method. The crystal direction, crystal quality, optical, and electrical properties of the grown β-Ga2O3 single crystal were analyzed according to the Sn dopant content, and the property variation of β-Ga2O3 single crystal according to the Sn doping were extensively investigated.

참고자료

· 없음