나노기술 및 정책 정보

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● 일본 산업기술종합연구소의 웡슈륜 연구원 연구팀이 질화물 반도체, 특히 질화인듐(InN)이나 인듐(In) 함유율이 높은 질화인듐갈륨(InGaN) 박막 결정의 새로운 기상 성장 기술을 개발

● 연구팀은 기존의 원료가스 도입 유닛에 준대기압 플라즈마원을 통합시킨 플라즈마 유기금속기상성장(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD) 장치를 개발한 바 있으며, 개발한 장치를 이용하여 시료 온도 650℃에서 세계 최고 속도의 성장속도로 세계 최고 수준의 품질을 갖는 인듐 함유율 100%의 질화인듐(InN) 박막 결정을 성장시킴

● 기판으로는 사파이어 기판 위에 MOCVD법을 이용하여 성장시킨 질화갈륨 기판을 사용

● 시료 온도 650℃에서 성장한 두께 약 600nm(나노미터)의 질화인듐 박막 결정의 단면을 투과전자현미경으로 관찰한 결과, 성장한 결정은 백~수백 nm마다 전위가 존재하는 것 이외에는 거의 결정 결함이 관찰되지 않음

● 전자현미경 이미지로부터 산출한 성장속도는 0.3㎛/시간이며 기존 MOCVD 기술과 비교하여 2배 이상의 속도를 실현

● 기존의 MOCVD법에서는 불가능했던 고품질 질화인듐의 박막 성장이 ‘준대기압 플라즈마원을 통합한 MOCVD 장치’에 의해 실현된 것으로, 향후 높은 전자이동도를 갖는 질화인듐 기반 차세대 고주파 디바이스, 인듐 함유율 30~100%로 태양광의 파장역을 커버하는 고효율 태양전지, 인듐 함유율 30~40%의 고효율 적색 발광 마이크로 LED 등, 탄소중립 사회, 포스트 5G 사회에 필수적인 전자·광 디바이스 실현에 공헌할 것으로 기대

※ Applied Materials Today 게재(2022.04.27.), “Ammonia-free epitaxy of single-crystal InN using a plasma-integrated gas-injection module”