• 한국결정성장학회지
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• 제34권2호
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• pp.61-65
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• 2024

HVPE(Hydride vapor phase epitaxy) 공법은 기체상의 원료를 사용하여 박막 또는 단결정을 제조하는 공법이다. 화학적 기상증착법의 원리를 적용하여 난용융성 또는 고융점의 물질의 단결정을 성장할 수 있는 공법으로서, 질화갈륨(GaN) 단결정을 얻을 수 있는 공법 중 하나이다. 최근 동 공법을 이용하여 질화알루미늄(AlN) 단결정을 성장하고자 하는 연구가 많이 수행되어져 왔으나, 아직은 좋은 결과를 얻지 못하고 있다. 본 연구에서는 AlN 단결정을 HVPE 공법으로 성장하고자 하였다. 성장 공정에서 질소를 운송가스(Carrior gas)로 사용하였으며, 질소(N2)의 양의 변화에 따른 성장 결과를 고찰하여 보았다. 질소의 양이 증가함에 따른 성장 결정의 변화 양상을 확인할 수 있었다. 성장된 AlN 단결정의 형상을 광학 현미경을 사용하여 관찰하였고, 이중결정 X선 회절 분석(DCXRD, Double crystal X-ray diffractometry)을 이용하여, AlN 결정의 생성을 확인함과 동시에 성장된 단결정의 결정성도 알아보았다.

• 한국분말재료학회지
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• 제27권5호
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• pp.406-413
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• 2020

Ti_0.5Al_0.5N/CrN nano-multilayers, which are known to exhibit excellent wear resistances, were prepared using the unbalanced magnetron sputter for various periods of 2-7 nm. Ti_0.5Al_0.5N and CrN comprised a cubic structure in a single layer with different lattice parameters; however, Ti_0.5Al_0.5N/CrN exhibited a cubic structure with the same lattice parameters that formed the superlattice in the nano-multilayers. The Ti_0.5Al_0.5/CrN multilayer with a period of 5.0 nm exceeded the hardness of the Ti_0.5Al_0.5N/CrN single layer, attaining a value of 36 GPa. According to the low-angle X-ray diffraction, the Ti_0.5Al_0.5N/CrN multilayer maintained its as-coated structure up to 700℃ and exhibited a hardness of 32 GPa. The thickness of the oxidation layer of the Ti_0.5Al_0.5N/CrN multilayered coating was less than 25% of that of the single layers. Thus, the Ti_0.5Al_0.5N/CrN multilayered coating was superior in terms of hardness and oxidation resistance as compared to its constituent single layers.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.130-130
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• 2018

산업 발전으로 특수합금들이 발달함에 따라 가공할 수 있는 새로운 절삭공구소재들이 개발되어지고 있다. 또한 공구소재보다 코팅개발이 상대적으로 더욱 효과적이기 때문에 코팅 기술 개발이 활발히 진행되고 있다. 일본에서는 새로운 코팅층 물질 개발보다는 기존의 코팅물질을 조합하거나 개량하여 성능을 향상시키는 추세이다. TiAlSiN 박막은 스퍼터링과 음극 아크 소스를 이용한 hybrid 공정을 이용하여 코팅 후 특성을 평가하였다. Ti-50at.%Al의 조성을 갖는 TiAl 합금 타겟은 음극 아크 소스를 이용하여 코팅하였다. 공정 가스는 Ar과 N2의 혼합 가스를 사용하였으며 공정 압력은 $1.0{\times}10^{-2}Torr$이었다. 음극 아크 소스에 인가된 전류는 70 A이었다. TiAlSiN 박막의 Si 함량을 조절하기 위해서 Si은 스퍼터링으로 코팅하였으며 스퍼터링 소스에 인가되는 전력의 세기를 0.29 kW ~ 1.05 kW까지 변화시켰다. 코팅 공정에 사용된 Si 타겟의 순도는 4N이다. TiAlSiN 박막의 Si 함량은 스퍼터링 전력에 따라 3.4 ~ 14.4at%까지 변화하는 것을 확인하였다. TiAlSiN 코팅층의 경도는 초미소 경도계를 이용하여 측정하였으며, Si 함량이 증가하면 TiAlSiN 박막의 경도도 증가하는 것을 확인할 수 있다. TiAlSiN 박막의 Si 함량이 9.2at.%일 때 3000 Hv 이상의 경도를 보였다. TiAlSiN 코팅층의 Si 함량이 14.4at%로 높아지면 경도가 낮아지는 현상을 보였다. TiAlSiN 박막의 Si 함량이 증가하면 내산화성이 향상되는 현상을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.22-26
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• 2001

Plasma assisted molecular beam epitaxy(PAMBE)를 사용하여 Si 기판위에 성장시킨 AlN 박막에 대하여 성장온도 및 기판의 방향성에 따른 박막의 결정성 변화를 분석하였다. Reflection high energy electron diffraction(RHEED) 패턴을 이용하여 성장 중의 결정성을 관찰하였고, 성장 후에는 X-ray diffraction(XRD), double crystal X-ray diffraction(DCXD), transmission electron microscopy/diffraction(TEM/TED)분석을 하였다. $850^{\circ}C$이상의 온도에서 Si(100)위에 성장된 AlN박막은 육방정계의 c축 방향으로 우선 배향되어 있음을 확인하였으며 Si(111)위에 성장된 AlN박막의 경우 AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), AlN(1120)/Si(112)의 결정방위를 가지고 성장하였음을 확인하였다. 또한 Si(111) 기판 위에서는 전위와 적층결함 등 많은 결정결함에 의해 DCD패턴의 반치폭이 2$\theta$=$36.2^{\circ}$에서 약 3000arcsec에 이르는 등 결정성은 좋지 않았으나 AlN박막이 단결정으로 성장된 것으로 나타났다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권2호
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• pp.321-324
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• 2020

In this work, we developed a selective etching process for GaN that is a key process in p-GaN/AlGaN/GaN enhancement-mode (E-mode) power switching field-effect transistor (FET) fabrication. In order to achieve a high current density of p-GaN/AlGaN/GaN E-mode FET, the p-GaN layer beside the gate region must be selectively etched whereas the underneath AlGaN layer should be maintained. A selective etching process was implemented by oxidizing the surface of the AlGaN layer and the GaN layer by adding O2 gas to Cl2/N2 gas which is generally used for GaN etching. A selective etching process was optimized using Cl2/N2/O2 gas mixture and a high selectivity of 53:1 (= GaN/AlGaN) was achieved.

• 한국재료학회지
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• 제21권1호
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• pp.28-33
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• 2011

This paper describes the fabrication of AlN thin films containing iron and iron nitride particles, and the magnetic and electrical properties of such films. Fe-N-Al alloy films were deposited in Ar and $N_2$ mixtures at ambient temperature using Fe/Al composite targets in a two-facing-target DC sputtering system. X-ray diffraction results showed that the Fe-N-Al films were amorphous, and after annealing for 5 h both AlN and bcc-Fe/bct-$FeN_x$ phases appeared. Structure changes in the $FeN_x$ phases were explained in terms of occupied nitrogen atoms. Electron diffraction and transmission electron microscopy observations revealed that iron and iron nitride particles were randomly dispersed in annealed AlN films. The grain size of magnetic particles ranged from 5 to 20 nm in diameter depending on annealing conditions. The saturation magnetization as a function of the annealing time for the $Fe_{55}N_{20}Al_{25}$ films when annealed at 573, 773 and 873 K. At these temperatures, the amount of iron/iron nitride particles increased with increasing annealing time. An increase in the saturation magnetization is explained qualitatively in terms of the amount of such magnetic particles in the film. The resistivity increased monotonously with decreasing Fe content, being consistent with randomly dispersed iron/iron nitride particles in the AlN film. The coercive force was evaluated to be larger than $6.4{\times}10^3Am^{-1}$ (80 Oe). This large value is ascribed to a residual stress restrained in the ferromagnetic particles, which is considered to be related to the present preparation process.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권6호
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• pp.279-282
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• 2013

최근 관심이 높아지고 있는 GaN, SiC 단결정과 함께 자외선 LED 및 전력 반도체 용 기판 소재로서 응용성이 높은 질화갈륨(AlN, Aluminum Nitride) 단결정을 성장하였다. 아직 상용화된 AlN 기판은 없지만, 단결정 성장에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 국내 최초로 AlN 단결정의 성장 결과 직경 약 8 mm의 결정을 성장하였다. 성장된 단결정은 광학현미경으로 관찰하였으며, DCXRD를 통하여 결정성을 평가한 결과를 보고하고자 한다.

• 센서학회지
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• 제16권6호
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• pp.462-466
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• 2007

Aluminum nitride (AlN) thin films were deposited on Si substrates by using polycrystalline (poly) 3C-SiC buffer layers, in which the AlN film was grown by pulsed reactive magnetron sputtering. Characteristics of grown AlN films were investigated experimentally by means of FE-SEM, X-ray diffraction, and FT-IR, respectively. The columnar structure of AlN thin films was observed by FE-SEM. X-ray diffraction pattern proved that the grown AlN film on 3C-SiC layers had highly (002) orientation with low value of FWHM (${\Theta}=1.3^{\circ}$) in the rocking curve around (002) reflections. These results were shown that almost free residual stress existed in the grown AlN film on 3C-SiC buffer layers from the infrared absorbance spectrum. Therefore, the presented results showed that AlN thin films grown on 3C-SiC buffer layers can be used for various piezoelectric fields and M/NEMS applications.

• 한국결정성장학회지
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• 제22권6호
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• pp.265-268
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• 2012

대형의 고품질 AlN 단결정은 자외선 LED 및 전력 반도체 소자용으로 중요성이 크다. 그러나, 아직 1인치급의 고품질 단결정에 대해서는 보고된 바가 없다. AlN 성장을 위한 PVT 공정에서는 성장 속도 증가를 위하여 성장 결정의 형상을 고찰하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 PVT 공정으로 성장된 AlN 결정의 성장 형태에 대하여 고찰하였다. 광학현미경을 이용하여 결정의 형태와 성장 facet에 대하여 관찰하고, 결정의 성장 습성과 관련하여 고찰하였다.

• 전기전자학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.205-208
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• 2018

본 연구에서는 상시불통형 p-AlGaN-게이트 질화갈륨(GaN) 이종접합 트랜지스터의 신뢰성 평가를 위한 가속열화 시험 조건을 수립하기 위해 게이트 전압 열화 시험을 진행하였다. 상시불통형 트랜지스터의 동작 조건을 고려하여 기존 상시도통형 쇼트키-게이트 소자평가에 사용되는 게이트 역전압 시험과 더불어 순전압 시험을 수행하여 열화특성을 분석하였다. 기존 상시도통형 소자와 달리 상시불통형 소자에서는 게이트 역전압 시험에 의한 열화는 관찰되지 않은 반면, 게이트 순전압 시험에서 심한 열화가 관찰되었다. 상시불통형 질화갈륨 전력 반도체 소자의 신뢰성 평가에 게이트 순전압 열화 시험이 포함되어야 함을 제안한다.