MOCVD 성장법을 이용한 Beta-Ga₂O₃ 박막의 헤테로에피택시 성장 특성

MOCVD Growth and Characterization of Heteroepitaxial Beta-Ga₂O₃

본 연구에서는 MOCVD 장비를 사용하여 c-plane sapphire 기판 위에 β-Ga₂O₃ 박막을 성장시키는 방법을 조사하였다. 우리는 β-Ga₂O₃ 박막의 결정성을 높이기 위한 최적의 성장 조건을 확인하였으며, 박막의 결정성에 있어 O2와 Ga 전구체 간의 비율이 결정 성장에 미치는 영향을 확인하였다. 성장 온도의 범위는 600~1100℃ 였으며 O2/TMGa의 비율이800 ~ 6000일 때 결정성을 분석하였다. 결과적으로 1100℃에서 전구체 간의 몰비가 2400일 때 가장 높은 결정성의 박막을얻을 수 있었다. 박막의 표면을 주사 전자 현미경으로 관찰하였으며, 박막의 XRD ω-스캔 시 FWHM은 회절 피크에서 각각 1.17°, 1.43°로 나타났다. 이렇게 얻어낸 박막의 경우, 가시광선 영역에서 80% 이상의 높은 투과율을 보였으며, 박막의 밴드갭 에너지는 4.78 ~ 4.88 eV였다.

In this study, we investigated a method of growing single crystal β-Ga₂O₃ thin films on a c-plane sapphire substrate using MOCVD. We confirmed the optimal growth conditions to increase the crystallinity of the β-Ga₂O₃ thin film and confirmed the effect of the ratio between O2 and Ga precursors on crystal growth on the crystallinity of the thin film. The growth temperature range was 600~1100℃, and crystallinity was analyzed when the O2/TMGa ratio was 800~6000. As a result, the highest crystallinity thin film was obtained when the molar ratio between precursors was 2400 at 1100℃. The surface of the thin film was observed with a FE-SEM and XRD ω-scan of the thin film, the FWHM was found to be 1.17° and 1.43° at the and diffraction peaks. The optical band gap energy obtained was 4.78 ~ 4.88 eV, and the films showed a transmittance of over 80% in the near-ultraviolet and visible light regions.