Investigation of thermodynamic analysis in GaN thick films gtowth

GaN 후막 증착의 열역학적 해석에 관한 연구

This paper reports on a thermodynamic analysis for the GaN thick film growth by vapor phaseepitaxy method. The thermodynamic calculation was performed using a chemical stoichiometric algorism. Thesimulation variables include the growth temperature in a range 400~1500 K, the gas ratios $(GaCl_3)/(GaCl_3+NH_3)$and $(N_2)/(GaCl_3+NH_3)$. The theoretical calculation predicts that the growth temperature of GaN be in thelower range of 450~750 K than the experimental results. The difference in the growth temperature betweenthe simulation and the experiments indicates that the vapor phase epitaxy of GaN is kinetically limited,presumably, due to the high activation energy of thin film growth.

본 연구에서는 기상화학 증착법으로 성장되는 GaN 후막에 대한 열역학적 전사모사를 수행하고 이를 실험결과와 비교, 검토하였다. 열역학적계산은 화학양론적 연산방식을 이용하여 수치 해석하였으며, 모사의 변수로써 온도범위는 400∼1500K, 기상비율은 $(GaCl_3)/[GaCl_3+NH_3],(N_2)/(GaCl_3+NH_3)$를 취하였다. GaN의 성장온도 범위는 이론적인 계산이 실험결과보다 훨씬 낮은 450∼750K으로 예측되었다. 성장온도에서 모사결과와 실험결과와의 차이는 GaN의 기상 에픽텍시 성장이 박막성장의 높은 활성화 에너지 때문에 반응속도론적으로 국한된 영역 내에서 발생한다는 것을 나타낸다.