HVPE 방법으로 성장시킨 수직하게 나열된 GaN 나노 바늘의 원자배열과 성장 방위 (Atomic Arrangements and Orientations of Aligned Gallium-Nitride Nanoneedles Grown by Using Hydride Vapor Phase Epitaxy)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 67권 / 1호 / 30 ~ 35페이지
· 저자명 : 이하영, 전인준, 노지연, 임경원, 안형수, 이삼녕, 신기삼, 전헌수, 신민정, 유영문

초록

본 연구에서는 GaN/Si(111) 기판 위에 HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 장비를 이용하여 GaN 나노 바늘을 성장시키고, 초기성장시의 원자배열과 기판에 대한 나노 바늘의 수직성장 정도를 살펴 보았다. 기판은 600 $^\circ$C 영역에 위치시켰으며 HCl:NH$_3$ 유량비는 1:38인 조건에서 GaN 나노 바늘을 5분, 10분 및 60분간 성장시켰다. 성장된 GaN 나노 바늘의 표면과 단면 형상은 FE-SEM (field emission scanning electron microscopy)으로, 단결정 구조는 HR-TEM (high resolution transmission electron microscopy)으로, 그리고 기판에 대한 나노 바늘의 방위는 X-ray 극점도 측정으로부터 분석하였다. 그 결과 (0002) 면 사이의 거리가 0.25 nm 를 가진 단결정 형태의 GaN 나노 바늘이 성장 되었음을 볼 수 있었고 10분간 성장 된 샘플에서는 나노 바늘의 일부가 수직방향으로부터 약간 기울어진 형태로 성장이 됨을 관찰 할 수 있었다. 이는 표면 거칠기, 반응가스와 캐리어 가스의 균일하지 않은 흐름, 온도 등의 원인에 의해 발생 되는데 본 실험에서는 표면 거칠기에 의한 기울기를 관찰할 수 있었다.

영어초록

Low-dimensional GaN nanoneedles were grown on GaN/Si(111) by using HVPE (hydride vapor phase epitaxy), and the initial growth morphologies were analyzed. The nanoneedles were grown with a HCl:NH$_3$ gas flow ratio of 1:38 at 600 $^\circ$C for 5, 10, and 60 min. The atomic arrangements and the orientational relationships between the substrate and the GaN nanoneedles were investigated by using FE-SEM (field-emission scanning electron microscopy), HR-TEM (high-resolution transmission electron microscopy), and X-ray pole figure measurements. For the sample grown for 10 min, most of the nanoneedles were grown in the [0001] direction along the growth axis with single-crystalline structures, but a few GaN nanoneedles were partially tilted. Vertically-aligned Growth is known to depend on the roughness of the substrate, the uniformity of the gas flow, and the temperature. Among them, we observed that the tilting was caused by the roughness of the substrate.

참고자료

· 없음