MBE법으로 Si(111) 기판 위 성장온도 변화에 따라 성장된 AlN 박막의 표면 특성

Abstract

Si(111) 기판위에 AlN 박막을 770 ℃에서부터 870 ℃까지 성장 온도를 변화시키면서 초기 성장상태를 RHEED 세기 및 격자상수 변화로부터 조사하였으며 200 nm 두께로 성장된 AlN 박막의 표면 거칠기는 SEM과 AFM 으로 평가하였다. 성장 온도가 770 ℃일 때 RHEED 구조 및 SEM 관측으로부터 평탄한 표면 및 적은 핀 홀수를 갖는 가장 좋은 표면을 얻을 수 있었다. 이는 770 ℃에서 초기 성장 시 큰 격자 상수 차에 의해 나타나는 핵형성현상이 높은 온도에서보다 큰 것을 RHHED 세기변화로부터 관측하였으며 이는 초기변형이 낮은 온도에서 빨리 완화됨을 의미한다.

The initial growth mode of AlN layers for various growth temperatures between 770 ℃and 870 ℃and the surface properties of a 200-nm AlN layer grown on a Si(111) substrate by using molecular beam epitaxy were investigated by using reflection high-energy electron diffraction (RHEED), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM). From the RHEED patterns and SEM images, we obtained an AlN layer with good surface morphology and with a low number of pin-hole defects at 770℃ because the nucleation effect of the initial AlN layer grown at 770℃ is larger than that of the layer grown at higher temperature. This means that the strain relaxation of the AlN layer grown at 770℃ is faster than that of the layer grown at higher growth temperatures.