EFG 법으로 성장시킨 β-Ga₂O₃ 단결정의 다양한 결정면, off-angle에 따른 epitaxial layer의 특성 분석
Characterization of epitaxial layers on beta-gallium oxide single crystals grown by EFG method as a function of different crystal faces and off-angle
채민지(동의대학교); 서선영(동의대학교); 장희연(동의대학교); 신소민(동의대학교); 김대욱(동의대학교); 김윤진(동의대학교); 박미선(동의대학교); 정광희(동의대학교); 강진기((주)악셀); 이혜용((주)루미지엔테크); 이원재(동의대학교)
34권 4호, 109~116쪽
초록
β-Ga₂O₃는 4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 항복전압으로 전력 소자 응용 분야에서 많은 관심을 받고 있는 대표적인 UWBG(Ultra-wide Band-gap) 반도체이다. 또한 용액 성장이 가능하기 때문에 SiC, GaN에 비해 성장 속도가 빠르고 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있다 [1,2]. 본 연구에서는 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 법을 통해 Si 도핑된 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시키는 데에 성공하였다. 성장 방향과 성장 주 면은 각각 [010] / (001)로 설정하였으며 성장속도는 7~20 mm/h이다. 성장시킨 β-Ga₂O₃ 단결정은 다양한 결정 면 방향 (001, 100, 201)과 off-angle(1°, 3°, 4°)에 따라 절단하여 표면 가공을 진행하였고, 가공 후 HVPE(Halide vapor phase epitaxy) 법을 이용해 epi-ready 기판 위에 homoepitaxial층을 성장시켰다. 가공 후의 샘플과 epi-layer를 성장시킨 샘플을 XRD, AFM, OM, Etching 등의 분석을 통해 결정면과 off-angle에 따른 표면 특성을 비교하였다.
Abstract
β-Ga₂O₃ is a representative ultra-wide bandgap (UWBG) semiconductor that has attracted much attention for power device applications due to its wide-bandgap of 4.9 eV and high-breakdown voltage of 8 MV/cm. In addition, because solution growth is possible, it has advantages such as fast growth rate and lower roduction cost compared to SiC and GaN [1-2]. In this study, we have successfully grown Si-doped 10 mm thick Si-doped β-Ga₂O₃ single crystals by the EFG (Edge-defined Film-fed Growth) method. The growth direction and growth principal plane were set to [010] / (010), respectively, and the growth speed was 7~20 mm/h. The as-grown β-Ga₂O₃ single crystal was cut into various crystal planes (001, 100, 201) and off-angles (1°, 3°, 4°), and then surface processed. After processed, the homoepitaxial layer was grown on the epi-ready substrate using the HVPE(Halide vapor phase epitaxy) method. The processed samples and the epi-layer grown samples were analyzed by XRD, AFM, OM, and Etching to compare the surface properties according to the crystal plane and off-angle.
- 발행기관:
- 한국결정성장학회
- 분류:
- 재료공학