질화물 반도체 박막 결정을 제조하는 새로운 방법을 스피드 바카라했습니다

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이 기술은 전통적입니다Metalorganic Vapor 증착 (이하 "mocvd")장비의 원시 가스 소개 장치에 특별히 사용Semi-Atmerpheric 압력 플라즈마소스가 통합되었습니다 이것은 고밀도를 허용합니다질소 기반 활성 종샘플 표면에서, 우리는 고품질의 여관 스피드 바카라 결정을 성공적으로 달성했습니다 이 결과는 차세대 태양 광 발전 및 VR/AR 디스플레이에 필요한 빨간색에서 근처의 적외선 범위와 차세대 고주파 장치를 생성 할 수 있습니다

이 연구의 세부 사항은 2022 년 4 월 23 일 Elsevier가 게시 한 "오늘 응용 재료"에서 발표되었습니다

NINTIUM NITSIRIDE (Innium NITID) (Inn)는 질화물 반도체 중 가장 큰 전자 이동성, 14,000 cm²/vs (이론적 값)를 가지며 근적외선 (18 μm)에 해당하는 밴드 갭 에너지 (07 eV)를 가지므로, 포스트 포스트 5G를 목표로하는 차세대 고주파 장치와 같은 차세대 고주파 장치와 낭비의 낮은 온도와 같은 근적외선 광학 장치에 대한 유망한 재료입니다

Indium gallium nitidride (ingan) 반도체는 함량을 증가 시켜서 자외선에서 거의 적외선으로 방출 파장을 증가시킬 수 있습니다 따라서, 지상의 햇빛의 파장 범위에 해당하는 고효율 태양 전지 및 붉은 빛을 방출하는 마이크로 디오드 (microled) 장치에도 해당하는 고효율 태양 전지의 응용도 주목을 받고있다 빨간색 방출 마이크로 LED의 효율성이 높아짐에 따라 VR/AR 디스플레이의 후보가 가장 가능성이 높습니다마이크로 LED 디스플레이실현 될 것입니다 고효율 태양 전지 및 적색 미세 콜레드를 실현하기 위해, 잉간은 30 ~ 100% (100% IS Inn) 및 30 ~ 40%의 함량이 필요합니다

MOCVD 방법을 사용하여 여관과 높은 잉간을 성장시킬 때 성장 온도가 매우 중요합니다 원자에서는 성장 표면에서 쉽게 분리되며 800 ° C 이상의 온도에서 결정에 거의 혼입되지 않습니다 따라서 650 ° C 이하의 저온에서 여관과 높은 잉간을 재배해야합니다 기존의 MOCVD 방법에서, 성장에 필요한 질소 기반 활성 종은 암모니아 가스의 열분해에 의해 성장 표면에 공급되지만, 암모니아 가스의 효율적인 분해를 위해서는 900 ℃ 이상의 고온이 필요하다 따라서, 약 650 ℃의 저온에서, Inn 및 높은 잉간의 성장에 필요한 경우, 충분한 양의 질소 기반 활성 종은 성장 표면에 공급 될 수 없으므로 고전성 장치에 필요한 높은 전자 이동성 및 높은 발광 효율로 스피드 바카라 결정을 제조하기가 어렵다 지금까지, MoCVD 방법을 사용하여 고품질 인 스피드 바카라 결정을 실현하기 위해, 반응 챔버의 압력이 대기압 이상으로 증가하는 가압 된 MoCVD 방법과 같은 전 세계적으로 시도해 보았고, 감소 된 압력 (최대 01 kPa) MoCVD 방법이 원격 플라즈마를 사용하여 닐로겐 기반 종이 공급되는 시도가 있었다 그러나 결과 결정은 다음과 같습니다재배치deffect 밀도는 2 × 10¹¹cm^-2보다 높았으며 고품질 결정을 달성하지 못했습니다

스피드 바카라는 질화물 반도체를 광학 및 전자 장치에 추가로 적용하기 위해 대량 생산 기술 MOCVD 방법을 사용하여 고품질 인 및 고급 얇은 박막 결정을 성장시키는 기술을 설립하는 것을 목표로했습니다 암모니아 가스의 열분해 대신 저온에서 질소 기반 활성 종을 생성 할 수있는 기술은 혈장을 사용하여 질소와 암모니아 가스를 분해하는 것입니다 그러나, 기존의 혈장 공급원은 1 내지 10 kPa의 반 아트 메모 압력 범위에서 안정적으로 작동하지 않는다는 문제가 있으며, 이는 MoCVD 방법의 성장 압력이다 스피드 바카라는 또한 고급 플라즈마 기술을 개발하고 있으며 1 내지 10 kPa의 압력 범위에서 안정적으로 작동하는 반 아트 대기 혈장 소스를 개발하고 있습니다 혈장 공급원은 기존의 혈장 소스보다 1 배 이상 높은 질소 원자 밀도를 갖는다 (›5 × 10¹⁴cm^-3)와 1 kPa (1 kPa) 이상의 작동 압력을 특징으로하며, 고품질의 질화물 반도체 박막 결정의 성장을위한 질소 기반 활성 종의 공급원으로 유망합니다 이러한 배경을 감안할 때, 스피드 바카라는 위에서 언급 한 혈장 소스를 통합하는 Inn 및 고속 컨텐츠 인간의 ingan 박막 결정을 성장시키기위한 MoCVD 장치를 개발하고 있습니다

이 연구에서, 우리는 반 아트 메모 혈장 소스를 기존 원료 가스 소개 장치에 통합하는 플라즈마 MoCVD 장치를 스피드 바카라했습니다 무화과 1 (a)는 혈장 소스가 통합되는 원료 가스 소개 장치의 개략도를 보여줍니다 중앙의 흰색 부분은 혈장 공급원의 팁 노즐이며, 주변 구멍을 통해 갈륨 및 인듐 및 질소를 포함한 유기 금속 원료 가스와 같은 보조 가스를 공급합니다 그림 1 (b)는 질소가 쏟아 질 때 혈장 조명의 사진입니다 얇고 스크린 모양의 플라즈마 스트림이 노즐 끝에서 날아가고 있습니다 이 시점에서 반응 챔버의 압력은 2 kPa로 설정되었다

스피드 바카라 된 장치를 사용하여, 우리는 X- 선 회절, 광학 측정, 전자 현미경 등을 사용하여 650 ° C의 샘플 온도에서 100% 성장한 IN 함량으로 Inn Thin Film Crystal을 평가했으며, 세계에서 가장 높은 성장률은 세계 최고 수준의 결정 품질과 함께 달성되었음을 발견했습니다 또한, MoCVD 방법에 의해 사파이어 기질상에서 성장한 갈륨 질화물 주형을 기판에 사용 하였다

결정 방향의 변화를 평가하기위한 X- 선 회절락킹 곡선의 반 폭 평면 방향 측정에서 세계에서 가장 작았습니다 (그림 2 (a)) 이것은 결정 구조에 변동과 결함이 거의 없음을 나타냅니다 또한, 탈구 밀도는이 값의 반 가치 폭의 값을 사용하여 계산되며, 대략 3 × 10⁹cm^-2입니다 또한 광학 품질을 보여줍니다Photoluminescence스펙트럼의 반 폭도 01 eV였으며 세계에서 가장 작은 값과 비슷했습니다 (그림 2 (b)) 무화과 도 3은 샘플 온도 650 ℃에서 자란 두께가 약 600 nm의 두께를 갖는 여관 스피드 바카라 결정의 횡단면의 투과 전자 현미경 이미지를 나타낸다 성장 결정은 100 내지 수백 nm마다 탈구 (도 3의 화살표)를 제외하고는 결정 결함이 거의 없었다 전자 현미경 이미지로부터 계산 된 성장률은 03 μm 시간이었으며, 이는 기존 MoCVD 기술의 두 배 이상 높다

기존의 MoCVD 방법으로 어려운 고품질 인 박막 성장은 우리가 스피드 바카라 한 반 아트 체포 혈장 소스를 통합하는 MoCVD 장치를 사용하여 가능했습니다 이는 탄소 중립 및 5G 이후 사회에 필수적인 전자 및 광학 장치의 실현에 기여할 수 있으며, 예를 들어, 전자 이동성이 높은 내 차세대 고주파 장치, 30 ~ 100%의 함량으로 햇빛의 파장 범위를 커버하는 고효율 태양 세포 및 30 내지 40%의 고도도의 햇빛을 덮는 고효율 태양 전지와 같은 전자 및 5G 이후 사회에 필수적인 전자 및 광학 장치의 실현에 기여할 수 있습니다

이제 장비를 추가로 개선하고 필름 형성 조건을 최적화하는 등 고품질 인 필름 형성 및 매우 효율적인 적색광 방출 Ingan양자 우물 구조13058_13097

게시 된 잡지 :오늘 응용 재료
용지 제목 : 플라즈마 통합 가스 주입 모듈을 사용한 단일 결정 인의 암모니아가없는 에피 택시
저자 : Hajime Sakakita, Naoto Kumagai, Tetsuji Shimizu, Jaeho Kim, Hisashi Yamada, Xue-Lun Wang

¹https : //creativecommonsorg/licenses/by/40/deedja

◆ Metalorganic 증기 증착 (MoCVD)

MOCVD는 금속 유기 화학 증기 증착을위한 영어 약어입니다 화합물 반도체의 구성 요소로 구성된 원시 가스가 반응 챔버에서 열 분해되어 기판상의 화합물 반도체의 스피드 바카라 결정을 재배하는 기술 생산성이 높으며 질화물 반도체 광학 장치의 대량 생산 기술로 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ Semi-Atmerpheric 압력 플라즈마

혈장 상태는 약 1 내지 10 kPa의 반 아트 메모 압력 영역에서 생성 된 혈장 상태 스피드 바카라는 마이크로 스트립 라인을 사용하여 마이크로파 플라즈마 소스를 사용하여 질소와 암모니아의 플라즈마를 장시간 안정적으로 생성 할 수있게 해주었다[참조로 돌아 가기]

◆ 질소 기반 활성 종

고온에서 질소 분자 및 암모니아 분자의 혈장 전환 또는 열 분해에 의해 생성되는 질소 원자 (N) 및 질소 원자를 함유하는 고 반응성 분자 그것은 인듐 또는 갈륨 원자와 쉽게 반응하는 상태를 말하며, 이러한 기여는 Inn과 Ingan의 결정 성장을 유발합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 마이크로 LED 디스플레이

고밀도에서 여러 마이크로 미터의 반도체 LED를 배열하는 디스플레이 기술 기존의 LCD 및 유기 EL 디스플레이보다 더 높은 밝기, 더 높은 정의 및 에너지 절약을 달성 할 수 있습니다 안경 유형 정보 장치 및 차량 내 디스플레이를위한 차세대 디스플레이가 될 것으로 예상됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 전좌

결정 내 구조의 선형 "스위칭"으로 인한 결함 결함이 적은 것은 고품질 결정입니다 빛나는 효율 및 높은 전자 이동성과 같은 특성에 큰 영향을 미치므로 고성능 반도체 장치를 실현하는 데 감소가 중요합니다[참조로 돌아 가기]

◆ 잠금 곡선

X- 선 회절을 사용하여 결정 구조를 평가하는 방법 중 하나 일반적으로 결정 구조의 변동 또는 결함이 적을수록 잠금 곡선의 너비가 더 좁습니다 결정 결함의 유형 인 탈구는 잠금 곡선의 반 폭으로부터 밀도로 정량적으로 추정 될 수있다[참조로 돌아 가기]

◆ 광 발광

재료에 빛을 조사하고 흡수하여 운반체가 생성되고 빛으로 방출되는 현상 방출 스펙트럼은 결정 품질이 방출 강도를 증가시키고 반 값 너비가 좁아 지므로 품질을 평가하는 데 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 양자 우물 구조

좁은 에너지 폭 (밴드 갭)을 갖는 반도체 스피드 바카라이 넓은 에너지 폭을 갖는 반도체 스피드 바카라 결정 사이에 끼워지는 구조 에너지 폭이 좁은 반도체 층에 전자와 구멍을 제한함으로써 높은 빛나는 효율이 달성됩니다[참조로 돌아 가기]