Multi-step growth of a-plane GaN epitaxial layer on r-plane sapphire substrate by HVPE method

본 연구에서는 HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)를 이용하여 각각 다른 V/III ratio를 가지는 multi-step의 성장 시간 변화에 따라 r-plane 사파이어 위에 성장되는 a-plane GaN 에피층의 결정성에 대하여 연구하였다. 또한 이번 연구의 결과를 선행 연구에서 single-step으로 r-plane 사파이어 위에 성장시킨 a-GaN 에피층의 결과와 비교하였다. Multi-step으로 r-plane 사파이어 위에 a-plane GaN 에피층을 성장시켰을 때, source HCl의 유량과 성장 시간이 증가함에 따라 a-plane GaN 에피층에 대한 rocking curve의 FWHM(Full Width at Half Maximum) 값이 감소하였다. 높은 source HCl의 유량을 갖는 first step과 second step의 성장 시간과 source HCl의 유량이 증가할수록 a-plane GaN 에피층 내부의 void가 감소하였다. 결과적으로 first step과 second step의 성장 시간이 가장 긴 조건에서 성장된 a-plane GaN 에피층이 가장 낮은 FWHM 값인 584 arcsec을 가지며, azimuth angle의 의존도가 가장 적은 것으로 확인되었다. In this study, the crystalline property of a-plane GaN epitaxial layer grown on r-plane sapphire by a HVPE method has been investigated according to the V/III ratio and the growth time of multi-step growth. Furthermore, these results were compared with the previous result obtained from the single-step growth of a-plane GaN on r-plane sapphire substrate. In the multi-step growth for a-plane GaN epitaxial layer on r-plane sapphire, the FWHM values of rocking curve in GaN epitaxial layer were decreased as the HCl source flow rate and the growth time were increased. The void formed in epitaxial layer was continuously decreased as the growth time in first step and second step using a higher HCl flow rate was increased. As a result, the GaN layer obtained with the longest growth time on the first step and second step exhibited the lowest FWHM values of 584 arcsec and the smallest dependence of azimuth angle.