Abstract
GaN epilayers deposited by the OMVPE method on sapphires with 3 different surface orientations were investigated by TEM and their difference in mucrostructure were compared with each other. GaN epilayers were grown on the all three kinds of sapphire substrates; however, the best interfacial state and crystallinity were observed in the specimen using a {0001} substrate The density of defects in GaN epilayers on {0001} substrates was also less than others. No buffer layer was found at the interfaces of all the specimens; however, it was observed that the region which shows lattice distortion at the interface was only a few nonameter wide. Accordingly, TEM investigation revealed that GaN epilayers having some internal defects could be grown on sapphire {1120} and {1102} planes without a buffer layer, and the hetero-epitaxial GaN films were obtained from the specimen using {0001} substrates with the microstructural point of view.
3가지 방향성을 가진 사파이어 기판 위에 GaN 박막을 OMVPE방식으로 증착시켜 증착된 GaN epilayer를 투과전자현미경으로 분석하여 각 미세구조의 차이를 비교분석하였다. 3 가지 방향 모두에서 GaN 증착층이 관찰되어졌으며 그중 가장 좋은 경계면의 상태와 단일결정성을 보여준 것은 사파이어{0001} 방향의 기판을 사용한 경우였다. 결함들도 {0001} 방향의 기판을 사용한 경우에서 가장 적게 나타났다. 모든 경우에서 buffer layer는 발견되어지지 않았고 그럼에도 불구하고 경계면에서의 격자 뒤틀림이 일어나는 지역이 수 나노미터(nanometer) 정도밖에 안되는 우수한 경계면들이 관찰되었다. 따라서 일반적으로 GaN 박막 증착시에 가장 많이 사용되는 사파이어 basal plane 외에도 결함이 많기는 하지만, {1120}와 {1102} plane 위에도 GaN 증착층이 buffer layer 없이 증착 될 수 있다는 사실을 TEM 관찰을 통하여 알 수 있었으며 사파이어 {0001}면를 기판으로 사용한 경우에 미세구조 측면에서 볼 때 hetero-epitaxial한 GaN 박막층을 얻을 수 있는 것을 확인하였다.
