최근케임브리지대학(University of Cambridge)의케임브리지 GaN 센터(Cambridge
Centre for GaN)와Anvil Semiconductors
Ltd of Coventry의연구진은금속-유기화학기상 증착(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)으로 실리콘 웨이퍼 위에 3C-SiC와입방체 GaN을성장시키는데 성공했다.
이번연구진은100mm 지름을 가진 실리콘 웨이퍼 위에 3C-SiC 층을성장시키기 위해서 실리콘 카바이드를 이용하였다. 이프로세스는격자 매개변수 속의 불일치와 확대로 인한 열적 효과를 극복할 수 있게 하고, 변형없이150mm 지름을 가진 웨이퍼 위에 쉽게 전사될 수 있고, 산업용규모로제조될 수 있다.
이번 연구진은 MOCVD로단일상 입방체 GaN을성장시키는데 성공했다. 이층은X-선 회절(x-ray diffraction, XRD), 투과전자 현미경, 광발광및원자 힘 현미경(atomic force microscopy, AFM)으로 조사되었다. 단일상입방체GaN은 LED에유망하게 적용될 수 있다.
입방체 GaN는기존의 녹색 LED의제조를 어렵게 하고 전자-홀재결함을손상시키고 외부 양자 효율의 향상을 어렵게 하는 강한 내부 전기장을 제거할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 또한입방체GaN은 더 좁은 밴드갭을 가지고 있고, LED에일반적으로사용되는 표준 육방정계 GaN 상과비교했을 때 향상된 p-형전기적특성을 가진다. 즉, 입방체 GaN은몇 가지 장점들을 가진다. 큰-지름의 실리콘 웨이퍼 위에 쉽게 적용할 수 있는 입방체 GaN을제조할 수 있기 때문에 LED의효율을 향상시키고 LED 신호전달의 비용을 감소시키는데 매우 큰 역할을 한다.
이번 연구팀은 이 기술을 상용화하는데 도움을 줄 수 있는 산업계 파트너를 찾기 전에 LED 샘플을제조하는 연구를 지속할 계획을 가지고 있다.
“이것은 매우 유망한 연구결과이고 최첨단 LED를개발하기 위해서 현재의 연구 활동과 잘 일치한다”고이연구를 이끌었던 Sir Colin Humphreys 교수가 말했다. “이것은그린장치에서 현재 관찰되는 많은 문제들을 극복할 수 있는 잠재력을 가지고 있고, 고체-상태 조명 분야에 지속적으로 혁신을 불러오는데 기여할 수 있을 것”이라고그는 덧붙였다.
이번 연구진은 15년동안GaN 성장기술을개발하고 있고, 국제적인GaN 연구를 위해서 에피택시 층을 공급하고 있다. 이것은대면적실리콘 기판 위에 사파이어, 벌크SiC, 벌크 GaN, GaN 층을성장시키는데 기여한다. 2011년에, 실리콘 위에 GaN 성장을위해서 개발되었는데, 이것은현재LED를 제조하는데 적용되고 있다.
이번 연구진은 ‘Lighting the Future’와 같은 프로그램을 통해서 EPSRC, EU로부터자금을 지원받고 있다. 이연구는GaN 속의 LED 구조를개발하고 그들의 성능을 제한하는 요인들을 이해하는데 초점을 맞추고 있다
