AIN과 저온 GaN 완충충율 이용하여 Si 기판 위의 후막 GaN의 성장특성을 조샤하였다. Si과 GaN의 격자부정합도와 열팽창계수의 차이를 줄이기 위해 AIN과 저온 GaN를 완충충으로 사용하였다. AIN은 RF sputter를 이용하여 중착온도와 증착시간 및 RF power에 따른 표면 거칠기를 AFM으로 조사하여 최척조건을 확립하여 사용하였다. 또한 저온에서 GaN를 성장시켜 이를 완충충으로 이용하여 후막 GaN의 성장시 미치는 영향을 살펴보았다. 성장온도와 V/III 비율이 후막 성장시 표면특성과 결정성 및 성장속도에 미치는 영향을 조사하였다. 후막 GaN의 표연특성 및 막의 두께는 SEM과 α-step을 이용하여 측정하였으며 결정성은 X-ray Diffractometer를 이용하여 조사하였다.

MOCVD를 이용하여 SiO2로 패턴된 GaN/sapphire 기판상에서 NH3유량과 성장온도가 GaN 성장의 선택성과 성장 특성에 미치는 영향을 조사하였다. NH3유량을 500~1300sccm, 성장온도를 950~1060˚C로 변화시켜 성장변수에 따른 영향을 주사전자현미경으로 관찰하였다.NH3유량이 증가할수록 성장선택성이 향상되었으나 기판윈도우에서 성장되는 GaN 형상변화에는 큰 영향을 미치지 못하였다. 성장온도가 높을수록 GaN의 성장선택성이 향상됨이 관찰되었다. 패턴 모양을 원형, 선형, 방사선모양(선형 패턴을 30, 45˚로 회전)으로 제작하여 GaN 성장을 수행한 후 관찰한 결과 1101으로 이루어진 Hexagonal 피라밋 형상과 마스크층 위로의 측면성장을 얻을 수 있었으며, 성장조건에 따른<1100>와<1210>의 방향으로의 측면성장속도의 차이를 관찰할 수 있었다.

화염가수분해증착법에 의해 형성된 0.1μm크기의 soot를 실리콘 기판위에 형성하여 1325˚C에서 2시간 동안 고밀화과정후 투명한 후막을 얻을 수 있었다. 고밀화 열처리는 탈수과정, 재배열 과정, 그리고 고밀화 과정으로 구성되었다. 고밀화 공정후의 두께 수축률은 초기 soot의 96%정도였으며, 급속한 두께의 감소는 950˚C부터 시작되었으며, 본격적인 고밀화가 시작되는 온도는 1250˚C임을 알 수 있었다. soot의 TGA와 DTA를 이용한 열분석 결과 탈수과정에 의하여 9/wt%의 질량감소와 1250˚C이상에서 인(P)의 증발에 의한 2wt%의 질량감소를 관찰하였다. DTA곡선에서는 500˚C, 570˚C. 1258˚C에서 흡열반응 피크를 나타내는데, 이는 B2O3, P2O5 등의 도펀트들의 melting과 실리카 입자사이의 기공이 소멸되면서 입자간의 열전도도의 증가에 의해 나타난 것으로 판단된다.

LED와 LD의 수명과 효율은 결정에 존재하는 결함의 밀도에 반비례하며, 이러한 결함의 밀도는 적당한 기판을 사용하거나, 기판의 표면을 적절하게 제어함으로써 줄일 수 있다. GaN성장시 원자 단위의 매끄러운 표면은 완충충 성장이나 질화처리를 함으로써 얻어질 수 있다. 이렇게 얻어진 원자 단위의 매끄러운 표면에 의해 기판과 박막상이의 계면 자유에너지가 감소하기 때문에 2D성장이 촉진된다. 사파이어(AI2O3(0001))기판을 사용한 GaN 왕충충성장과 진화처리에 대한 최적조건은 AFM(Atomic Force Microscope)측정 결과에 의해 결정되었다. AFM에 의해 얻어진 표면 평활도의 개념은 사파이어 기판을 사용한 GaN박막성장의 최적조건을 결정하는 데 있어서 높은 신뢰도를 가질 수 있다.

HVPE를 이용하여 sapphire기판 위에서 후막 GaN의 성장특성을 조사하였다. 성장온도가 1000˚C에서 1100˚C로 증가하여도 성장속도는 영향을 받지않고 50-60μm/hr의 성장속도를 나타내었으나 표면특성과 결정성은 향상되었다. 1100˚C에서 성장된 후막 GaN는 DCXRD측정결과 451arcsec의 반티폭을 나타내었으며, PL측정결과 10K에서 19meV의 반치폭을 나타내었다. Ga 공급원의 온도가 930˚C에서 770˚C로 감소하여도 성장속도는 영향을 받지 않았으나, 770˚C의 온도에서 GaN의 결정성이 향상되었다. HCI의 양이 5sccm에서 20sccm으로 증가함에 따라 성장속도가 15μm/hr에서 60μm/hr으로 증가하였으며, 표면특성도 향상되었다.

InP 기판위에 InP와 격자정합된 undoped-InGaAs에서 zine의 확산 특성을 Electrochemical Capacitance-Voltage 법(polaron)과 Secondary Ion Mass Spectrometry(SIMS)로 조사하였다. Metallorganic Chemical Vapor Deposition (MOCVD)를 이용하여 undoped-InGaAs 층을 성장시켰으며 확산방법으로는 Zn3P2 확산원 박막과 Rapid Thermal Annealing (RTA)를 이용하였다. 450-550˚C온도범위에서 30-300초 동안 확산을 수행한 결과 zinc의 확산계수는 D=Doexp(-δE/kT)의 특성을 만족하였으며, Do와 δE는 각각 1.3x105cm2/sec와 2.3eV였다. 얻어진 확산계수는 다른 확산방법을 이용한 값들에 비해 매우 큰 값인데, 이것은 RTA 처리시 빠른 온도 증가에 의한 확산원 박막, 보호막, 그리고 InGaAs 에피층이 가지는 열팽창계수의 차이로인한 응력의 효과에 의한 것으로 생각되며, 이를 sealed-ampoule 법을 사용한 경우의 확산특성과 비교를 통하여 확인할 수 있었다.