Chemical beam epitaxy 성장법으로 InP/InGaAs 다층구조의 선택적 영역 에피성장 (selective area epitaxy)을 하였다. <011> 방향에 평행한 직선패턴에서는 선폭이 작아지고, <01-1> 방향에 평행한 직선패턴에서는 선폭이 증가하는 현상이 나타났는데 이는 InGaAs의 <311>A와 B면이 <01-1> 방향에 평행한 직선패턴에서 성장되었기 때문으로 설명되었다. 성장속도가 $1\;{\mu}m/h$인 조건에서 5족 가스의 압력이 감소할수록 (100) 면 위에서 평평한 에피층이 성장되었는데 이는 5족 가스의 과포화현상에 의한 3족 원소의 표면이동으로 설명하였다.
High quality three-dimensional (3D) heterostructures were constructed by selective area (SA) molecular beam epitaxy (MBE) using a specially patterned GaAs (001) substrate to improve the efficiency of tarrier transport. MBE growth parameters such as substrate temperature, V/III ratio, growth ratio, group V sources (As2, As4) were varied to calibrate the selective area growth conditions and the 3D GaAs-AlGaAs heterostructures were fabricated into the ridge type and the V-groove type. Scanning micro-photoluminescence $({\mu}-PL)$ measurements and the following analysis revealed that the gradually (adiabatically) coupled 1D-2DEG (electron gas) field effect transistor (FET) system was successfully realized. These 3D-heterostructures are expected to be useful for the realization of high-performance mesoscopic electronic devices and circuits since it makes it possible to form direct ohmic contact onto the (quasi) 1D electron channel.
Film growth rate and composition variation are numerically analyzed during the selective area growth of InGaN on the GaN triangular stripe microfacet in this study. Both the vapor phase diffusion and the surface diffusion are considered to determine the In composition on the InGaN surface. To obtain the In composition on the surface, flux of In atoms due to the surface diffusion is added to the concentration determined from the Laplace equation which is governing the gas phase diffusion. The solution model is validated by comparing the growth rates from the analyses to the experimental results of GaN and InN films. The In composition and resulting wave length are increased when the surface diffusion is considered. The In content is also increased according to the increasing mask width. The effect of mask width to the In content and wave length is increasing in the case of a small open region.
High quality 3D-heterostructures were constructed by selective area (SA) molecular beam epitaxy (MBE) using a specially patterned GaAs (001) substrate. MBE growth parameters such as substrate temperature, V/III ratio, growth ratio, group V sources ($As_2$, $As_4$) were varied to calibrate the selective area growth conditions. Scanning micro-photoluminescence ($\mu$-PL) measurements and following analysis revealed that the gradually (adiabatically) coupled 2DEG-1D-1DEG field effect transistor (FET) system was realized. This 3D-heterostructure is very promising for the realization of the meso-scopic electronic devices and circuits since it makes it possible to form direct ohmic contact to the (quasi) 1DEG.
본 논문에서는 혼합소스(mixed-source) HVPE(hydride vapor phase epitaxy)방법으로 선택성장(SAC: selective area growth) GaN/AlGaN 이종접합구조의 발광다이오드를 r-plane 사파이어 기판 위에 제작하였다. SAG-GaN/AlGaN DH(double heterostructure)는 고온 GaN 버퍼층, Te 도핑된 AlGaN n-클래딩층. Gan 활성층. Mg 도핑된 AlGaN p-클래딩층. Mg 도핑된 GaN p-캡층으로 구성되어있다. GaN/AlGaN 이종접합구조의 발광다이오드의 특성을 알아보기 위해 SEM을 통한 구조적 분석과 전류-전압 측정(I-V: current-voltage measurement), 전류-광출력(EL: electroluminescence) 측정을 통하여 전기적, 광학적 특성을 평가하였다.
저압 MOCVD 장치를 이용하여 선택적 에피 성장 (selective area epitaxy) 기술을 개발하고, 이 기술을 이용하여 InGaAs/GaAs 양자세선(quantum wire) 구조를 성장하였다. $SiO_2$로 선택적으로 마스킹 된 GaAs 기판위에 AIGaAs/GaAs 다충 구조 및 InGaAs/GaAs 양자세선 구조를 저압 MOCVD 방법으로 성장하였다. 매끄러운 사면을 갖고 끝 부분이 뽀쪽한 삼각형 구조의 양자세선 구조가 선택적 에피 성장법에 의해 자발적으로 형성되었다. 선택적 에피층 성장을 위한 최적 조건을 알기 위해 먼저 GaAs/AlGaAs 다층구조에 대하여 여러 가지 성장변수들에 대하여 조사하였다. 성장 변수들은 성장률(growth rate), V/III 비 및 성장온도, 패턴의 정렬 방향 등이다. 양자세선에서 나오는 발광은 975 nm로 분석되었다. 측정 온도가 증가됨에 따라 삼각형 구조의 사면의 양자우물에서 나오는 발광은 급격하게 감소하였다. 그러나 양자세선에서 나오는 발광은 양자우물에서 나오는 발광에 비해 서서히 감소하였고, 50 K 이상의 온도에서는 양자세선에서 나오는 발광의 세기가 더 커졌다.
InGaAs/GaAs quantum wire structures were grown by low pressure metalorganic chemical vapor deposition by using selective area epitaxy.$ In_{ 0.2}$$Ga_{0.8}$ As/GaAs quantum wire structures were grown on a $SiO_2$ masked GaAs substrate. Quantum wire structures with sharp tips and smooth side walls were grown. We have grown InGaAs/GaAs quantum wire structures using variously opened width of the $SiO _2$ mask. Even though the opening widths of $SiO_2$ masked GaAs substrate were different, similar shapes of triangular structures were grown. Using various kinds of differently opened $SiO_2$ masked area, it would be possible to grow quantum wire structures with various thicknesses. The quantum wire structures are formed near the pinnacle of the triangular structure. Therefore, the fabrication of the uniquely designed integrated optical devices which include light emitting sources of multiple wavelength is possible.
III족 원료 가스로 triethylgallium(TEGa)과 trimethylindium(TMIn)을 사용하고 V족 원료 가스로 사전 열 분해하지 않은 arsine(AsH3)과 monoethylarsine(MEAs)을 사용하여 ultrahigh vacuum chemical vapor deposition(UHVCVD)법으로 Si3N4로 패턴된 GaAs(100)기판 위에 GaAs와 InGaAsqkr막을 선택적으로 에피택시 성장을 하였다. V족 원료 가스를 사전 열 분해하지 않으므로 넓은 성장 온도 구간과 V/lll 비율에서도 선택적으로 박막이 성장되었다. 또한 선택 에피택시의 성장 메카니즘을 규명하기 위하여 다양한 filling factor(전체면적중 opening된 면적의 비율)를 가지는 기판을 제작하여 성장에 사용하였다. UHVCVD법에서는 마스크에 면적중 opening된 면적의 비율)를 가지는 기판을 제작하여 성장에 사용하였다. UHVCVD법에서는 마스크에 입사된 분자 상태의 원료 기체가 탈착된 후 표면 이동이나 가스 상태의 확산과정 없이 마스크로부터 제거되므로 패턴의 크기와 모양에 따른 성장 속도의 변화나 조성의 변화가 없을 뿐만 아니라 chemical beam epitaxy(CBE)/metalorganic molecular beam epitaxy(MOMBE)법에서 알려진 한계 성장온도 이하에서 선택 에피택시 성장이 이루어졌다.
High-quality one-dimensional GaN nanorods and nanowires were synthesized on Ni-coated c-plan sapphire substrate using halide vapor-phase epitaxy (HVPE). Their structure and optical properties were investigated by X-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy, and photoluminescence techniques. Full substrate coverage of densely packed, uniform, straight and aligned one-dimensional GaN nanowires with a diameter of 80nm were grown at $700{\sim}900^{\circ}C$. The X-ray diffraction patterns, transmission electron microscopic image, and selective area electron diffraction patterns indicate that the one-dimensional GaN nanostructures are a pure single crystalline and preferentially oriented in the [001] direction. We observed high optical quality of GaN nanowires by photoluminescence analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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