• 한국결정성장학회지
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• 제33권2호
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• pp.83-90
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• 2023

최근 전력반도체 소재로 관심을 가지는 Ga₂O₃의 β-상은 열역학적으로 가장 안정한 상을 가지며 4.8~4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 절연파괴전압을 갖는다. 이러한 우수한 물리적 특성으로 인해 전력반도체 소재로 많은 주목을 받고 있다. β-Ga₂O₃는 SiC 및 GaN의 소재와는 다르게 액상이 존재하기 때문에 액상 성장법으로 단결정 성장이 가능하다. 하지만 성장한 순수 β-Ga₂O₃ 단결정은 전력 소자에 적용하기에는 낮은 전도성으로 인해 의도적으로 제어된 도핑 기술이 필요하며 도핑 특성에 관한 연구가 매우 중요하다. 이 연구에서는 Ga₂O₃ 분말과 SnO₂ 분말의 몰 비율을 다르게 첨가하여 Un-doped, Sn 0.05 mol%, Sn 0.1mol%, Sn 1.5 mol%, Sn 2 mol%, Sn 3 mol%의 혼합분말을 제조하여 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 방법으로 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시켰다. 성장된 β-Ga₂O₃ 단결정의 Sn dopant 함량에 따른 결정 품질 및 광학적, 전기적 특성 변화를 분석하였으며 Sn 도핑에 따른 특성 변화를 광범위하게 연구하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권4호
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• pp.109-116
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• 2024

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 도핑 된 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, ${\bar{2}}01$)과 off-angle(1^o, 3^o, 4^o)에 따라 절단하여 표면 가공을 진행하였고, 가공 후 HVPE(Halide vapor phase epitaxy) 법을 이용해 epi-ready 기판 위에 homoepitaxial 층을 성장시켰다. 가공 후의 샘플과 epi-layer를 성장시킨 샘플을 XRD, AFM, OM, Etching 등의 분석을 통해 결정면과 off-angle에 따른 표면 특성을 비교하였다.