초록
HVPE(hydride vapor phase epitaxy)법으로 (111) $MgAl_2O_4$기판 위에 $10~240\mu{m}$두께의 GaN를 성장하고, GaN의 두께에 따 광학적 성질을 조사하였다. $MgAl_2O_4$기판 위에 성장된 GaN의 PL 특성은 결정성장온도에서 기판으로부터 Mg이 out-diffusion하여 auto-doping 됨으로써 불순물이 첨가된 GaN의 PL 특성을 나타내었다. 10K의 온도데서 측정된 PL 스펙트럼은 자유여기자와 속박여기자의 재결합천이에 의한 피크들과 불순물과 관련된 도너-억셉터 쌍 사이의 재결합 및 이의 포논 복제에 의한 발광으로 구성되었으며, 깊은 준위로부터의 발광은 나타나지 않았다. 중성 도너에 속박된 여기자 발광 에너지와 라만 $E_2$모드 주파수는 GaN의 두께가 증가함에 따라 지수 함수적으로 감소하였으며, GaN 내의 잔류 응력에 대하여 라만 E2 모드 주파수는$\Delta$$\omega$=3.93$\sigma$($cm^{-1}$/GPa)의 관계로 변화하였다.
A hydride vapor phase epitaxy (HVPE) method was performed to grow the $10~240\mu{m}$ thick GaN films on (111) spinel $MgAl_2O_4$ substrate. The GaN films on $MgAl_2O_4$ substrate revealed a photoluminescence (PL) characteristics of the impurity doped GaN by the out-diffusion and auto-doping of Mg from $MgAl_2O_4$ substrate during GaN growth. The PL spectrum measured at 10K consists of free and bound excitons related recombination transitions and impurity-related donor-acceptor pair recombination and its phonon replicas. However, the deep-level related yellow band emission was not observed. The peak energy of neutral donor bound excitonic emission and the frequency of Raman $E_2$ mode were exponentially decreased with increasing the GaN thicknesses. and the frequency of E, Raman mode was shifted with the relation of $\Delta$$\omega$=3.93$\sigma$($cm^{-1}$/GPa), where l1 (GPa) is the residual strain in the GaN epilayers.
