AlN epilayers were grown on a c-plane sapphire substrate using hydride vapor phase epitaxy (HVPE). A series of AlN epilayers were grown at 1120˚C with V/III ratios 1.5, 2.5 and 3.5, and the influence of V/III ratio on their properties was investigated. As the V/III ratio was increased, the surface roughness (RMS roughness), Raman shift of E2 high peaks and full-width at half-maximum (FWHM) of symmetrical (002) & asymmetrical (102) of the AlN epilayers increased. However, the intensities of the Raman E2 high peaks were reduced. This indicates that the crystal quality of the grown AlN epilayers was degraded by activation of the parasitic reaction as the V/III ratio was increased. Smooth surface, stress free and high crystal quality AlN epilayers were obtained at the V/III ratio of 1.5. The crystal quality of AlNepilayers is worsened by the promotion of three-dimensional (3D) growth mode when the flow of NH3 is high.

HVPE(hydride vapor phase epitaxy)법으로 (111) MgAl2O4기판 위에 10~240μm두께의 GaN를 성장하고, GaN의 두께에 따 광학적 성질을 조사하였다. MgAl2O4기판 위에 성장된 GaN의 PL 특성은 결정성장온도에서 기판으로부터 Mg이 out-diffusion하여 auto-doping 됨으로써 불순물이 첨가된 GaN의 PL 특성을 나타내었다. 10K의 온도데서 측정된 PL 스펙트럼은 자유여기자와 속박여기자의 재결합천이에 의한 피크들과 불순물과 관련된 도너-억셉터 쌍 사이의 재결합 및 이의 포논 복제에 의한 발광으로 구성되었으며, 깊은 준위로부터의 발광은 나타나지 않았다. 중성 도너에 속박된 여기자 발광 에너지와 라만 E2모드 주파수는 GaN의 두께가 증가함에 따라 지수 함수적으로 감소하였으며, GaN 내의 잔류 응력에 대하여 라만 E2 모드 주파수는δΩ=3.93σ(cm-1/GPa)의 관계로 변화하였다.

후막 GaN성장에 있어서 uniformity와 controllability를 향상시키기 위해 GaCI3를 이용한 수직형 HVPE(Hyderide Vapor Phase Epitaxy)를 자체 제작하여 후막 GaN의 성장특성을 조사하였다. 성장온도를 1000˚C에서 1075˚C까지 변화시키면서 성장된 GaN의 특성을 분석한 결과 온도가 증가할수록 표면특성과 광학적 특성은 향상되었으나 DCXRD( Double Crystal X-Ray diffractometer)의 FWHM(Full width of Half Maximum)은 온도와 무관하게 500-1000arcsec을 나타내었다. GaN의 성장이 1x1cm의 시편에 걸쳐 균일하게 이루어 졌으며, 또한 반응기 내부의 기하학적 특성이 시편의 표면특성과 성장속도에 많은 영향을 끼침을 알 수 있었다. 성장속도는 GaCI3의 유량에 비례하였으나, 1000˚C에서 1075˚C로 온도를 증가조건하에서 최대 28μm/hr의 GaN성장을 얻을 수 있었다.

HVPE(hydride vapor phase epitaxy)법을 이용하여 C(0001)면의 사파이어 기판위에 GaN 박막을 성장하였다. 1100˚C의 온도에서 박막의 성장률은 120μm/hr이었고, 사파이어 기판과 GaN사이의 격자상수와 열팽창계수차로 인하여 많은 크랙이 존재하였다. 두께가 20μm인 GaN의 (0002)면에 대한 X-선 회절피크의 반치폭은 576초 이었다. 10K의 온도에서 측정된 광루미네센스 스펙트럼에서는 강한 강도의 속박여기자에 의한 피크(I2)와 약한 강도의 도너-억셉터 쌍 사이의 재결합에 의한 피크가 나타났으며, 깊은 준위로부터의 발광은 검출되지 않았다. GaN 박막의 전기전도형은 n형 이었고, 전자이동도와 캐리어농도는 각각 72cm2/V-sec와 6x1018cm-3이었다.