MOCVD에 의한 Si 기판 위의 Ga2O3 박막 저온 결정 성장과 전기적 특성

Abstract

본 연구에서는 고기능을 가지는 소자 제작으로의 가능성을 위하여 Si 기판 위에 Ga2O3박막을 헤테로 에피탁시 성장하였다. 유기금속 화학 증착 방법(MOCVD)을 사용하여 n-type Si 기판 위에 도핑하지 않은 Ga2O3 박막들을 500, 550, 600, 650 그리고 700℃의 다양한 성장 온도에서 형성하였다. 성장온도 500과 550℃에서 성장한 Ga2O3 박막들은 매우 깨끗하고 평평한 표면 상태를 보였으며, 결정구조는 비정질 상태임을 확인할 수 있었다. 그에 반해서, 600, 650 그리고 700℃에서 성장한 Ga2O3 박막들은 표면이 거칠고 다결정체로 구성되어 있음을 뚜렷하게 보여주고 있다. 상대적으로 낮은 온도(500, 550, 600, 650 그리고 700℃)에서 성장한 박막들의 열처리 효과를 확인하기 위하여 각각의 박막들은 900℃ 온도에서 10분간 열처리를 수행하였다. 성장온도 500과 550℃에서 성장한 박막들은 초기의 평평한 표면 상태는 그대로 유지하면서 결정 구조가 비정질에서 다결정으로 변한 것을 확인할 수 있었다. 쇼트키 다이오드를 제작하기 위한 박막으로는 550℃에서 성장한 박막을 선택하였는데, 이는 소자의 제작 및 성능을 향상하기 위해서는 평평한 표면 위에서의 공정이 필수적이기 때문이다. 또한, 열처리 효과를 확인하기 위하여 550℃에서 성장하고 900℃에서 열처리를 실시한 박막을 이용하여 동일한 형태의 쇼트키 다이오드를 제작하여 특성을 비교하였다. 또한, 저온에서 성장한 박막의 광소자로의 응용 가능성을 확인하기 위하여 MSM(metal-semiconductor-metal) 광검출기를 제작하였다. 266 nm 자외선 파장의 빛에 대응하는 광전류(동작 전압 10V)는 암전류 대비 약 5.32배 증가함을 보이는 것을 확인하였다.