Ga 증기압 변화에 따른 GaN 박막의 누선전류 원인에 관한 연구 (Origin of the Leakage Current in GaN Films with Different Ga Fluxes)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 66권 / 11호 / 1385 ~ 1390페이지
· 저자명 : 박병권, 오정은, 이상태, 황지원, 김문덕, 김송강

초록

본 연구에 사용된 GaN 박막은 Ga 증기압을 달리하여 AlN/Si(111) 기판 위에 플라즈마-도움 분자선 켜쌓기 (plasma-assisted molecular beam epitaxy) 법으로 성장되었다. N 과잉 영역에서 성장된 GaN 박막은 거친 표면과 큰 육각형의 결함을 Ga 과잉 영역에서 성장된 시료는 평탄한 표면과 핀홀들이 있는 표면이 관측되었다. 고분해능 X-선 회절기의 흔듦 곡선 측정을 통하여 전파 전위 종류에 따른 선결함 밀도를 측정하였으며, 그 결과 Ga 증기압이 증가할수록 선결함 밀도는 감소하였다. Ga 증기압이 다른 세 시료에 대하여 깊은 결함 과도 분광 (deep level transient spectroscopy)을 측정하였을 때 선결함 (0.46 eV)과 점결함 (0.77 eV)에 관련된 결함 준위들을 관측하였다. 결함 농도를 비교하였을 때 Ga-과잉 영역에서 성장된 GaN 박막의 선결함 밀도는 N 과잉과 N/Ga$\sim$1 영역에서 성장된 시료에 비해 증가율이 매우 적음을 확인하였다. 이는 Ga 과잉 영역에서 초기 성장 시 수평 방향 성장을 빠르게 유도함으로써 기판으로부터 전이되는 결함을 억제할 수 있음을 보여 준다. 이러한 현상의 이해를 통하여 GaN박막 성장 시 결함을 억제하기 위한 초기 성장에 대하여 유용한 정보를 제공할 것으로 보인다.

영어초록

We have investigated the origin of the leakage current in GaN films grown on AlN/Si(111) substrates by using plasma-assisted molecular beam epitaxy with various gallium fluxes. Scanning electron microscopy images revealed that the GaN film grown under a N-rich condition showed large hexagonal defects and a roughened surface. On the contrary, a flat surface with pinholes was obtained for the GaN film grown under a Ga-rich condition. Rocking-curve measurement of X-ray diffraction revealed that line-defect density decreased with increasing Ga flux. Electrical defect levels related with line (0.46 eV) and point (0.77 eV) defects were found by using deep-level transient spectroscopy. Moreover, line-defect density in the GaN film grown under a Ga-rich condition is almost constant compared to GaN films grown under N-rich or N/Ga$\sim$1 conditions. The experimental results indicated that lateral growth can be induced during the initial stage grown under a Ga-rich condition, it might be suppressed the threading dislocation. We believed that out experimental results provide the helpful information to understand and suppressing the defects during the initial growth state.

참고자료

· 없음