This study aimed to grow single crystals with low dislocation density using a heat exchange method using room temperature water, and investigated the effect of the structure of the heat exchanger under the crucible on the defects and dislocation density of the single crystals and the shape of the solid-liquid interface of the crystals, and obtained the following conclusions. The dislocation density of sapphire single crystal grown at 2,200℃ for 30 min and a growth rate of 0.2℃/min was 0.92x103pcs/㎠. Mo guard was used to stabilize the solid-liquid interface grown from seeds, and sapphire single crystals with a diameter of 130㎜ and a height of 75㎜ were grown.

Due to their novel properties, GaN based semiconductors and their nanostructures are promising components in a wide range of nanoscale device applications. In this work, the gallium nitride is deposited on c-axis oriented sapphire and porous SWCNT substrates by molecular beam epitaxy using a novel single source precursor of Me2Ga(N3)NH2C(CH3)3 with ammonia as an additional source of nitrogen. The advantage of using a single molecular precursor is possible deposition at low substrate temperature with good crystal quality. The deposition is carried out in a substrate temperature range of 600-750˚C. The microstructural, structural, and optical properties of the samples were analyzed by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, and photoluminescence. The results show that substrate oriented columnar-like morphology is obtained on the sapphire substrate while sword-like GaN nanorods are obtained on porous SWCNT substrates with rough facets. The crystallinity and surface morphology of the deposited GaN were influenced significantly by deposition temperature and the nature of the substrate used. The growth mechanism of GaN on sapphire as well as porous SWCNT substrates is discussed briefly.

사파이어(α-Al2O3) 단결정에 있어 basal slip (0001)1/3<1120>의 부분전위의 재결합거동을 알아보기 위해 prism plane (1120)의 사파이어 재료를 사용하여 4점 곡강도 시험을 행하였다. 이 굽힘시험은 온도 1200˚C~1400˚C에서 그리고 응력은 90MPa, 120MPa, 150MPa에서 행하여졌다 굽힘시험 동안 basal전위가 이동하기 위해 잠복기가 필요하였다. 실험온도 범위내에서 잠복기의 활성화에너지는 5.6-6.0eV이었으며, 이 잠복기는 자체-상승운동으로 분해된 부분전위들이 재결합하는데 필요한 시간인 것으로 추정되었다. 한편, 이 활성화에너지는 Al2O3에 있어 산소의 자체 확산을 위한 에너지 (대fir 6.3eV)와 거의 일치하였다. 이 결과를 통하여, 두 부분전위들의 재결합은 부분전위사이 적층결함으로 산소 자체확산에 의해 제어되는 것으로 여겨진다.

사파이어 (α-Al2O3) 단결정에 있어 basal slip (0001)1/3<1120>의 전위속도를 4점 곡강도를 이용하여, 측정하였다. 이 곡강도는 온도 1200˚C 에서 1400˚C 그리고 응력은 90MPa, 120MPa, 160MPa에서 행하여졌다. 전위속도는 4 점굽힘 시편의 굽힘변위속도에 의해 구하여졌다. 얻어진 전위속도를 이용하여 전위속도의 온도 및 응력 의존성에 대해 검토하였다. 전위속도의 온도의존성을 이용하여 basal slip 전위속도를 위한 활성화에너지를 구하였으며, 그 값은 대략 2.2±0.4eV이었다. 한편, 전위속도의 응력의존성을 나타내는 응력지수 m은 2.0±0.2이었다.