KR101203877B1 - 단결정 제조 방법, 단결정 제조 장치, 및 단결정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단결정, 단결정 제조 방법, 및 단결정 제조 장치를 제공한다. 이 단결정 제조 방법은 비정질 또는 다결정질의 시료의 전부 또는 일부를 덮는그래핀층을 형성하는 단계, 처리 용기 내에서 비정질 또는 다결정질의 시료를 공중 부양하는 단계, 시료에 에너지를 인가하는 단계, 및 시료를 가열하여 상기 시료를 결정화시키는 단계를 포함한다.

Description

단결정 제조 방법, 단결정 제조 장치, 및 단결정{Single Crystal Manufacturing Method, Single Crystal Manufacturing Apparatus, and Single Crystal}
본 발명은 단결정 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 그래핀을 이용한 단결정 제조 방법에 관한 것이다.
그래핀(graphene)은 탄소로 이루어진 물질로 흑연과 다이아몬드, 플러렌과 동소체이다. 그래핀은 흑연을 물리적으로 분리시켰을 때 만들어지는 하나의 단층이다. 2차원의 벌집 모양 격자 구조를 가지고 있다. 그래핀은 여러 가지 우수한 성질을 갖고 있다. 그래핀은 우수한 물리적 강도, 우수한 열 전도성, 빠른 전자 이동도, 유연성 등의 특성을 가진다. 그래핀은 결정 성장, 전자공학, 혼합물, 분자 기체 센서, 에너지의 저장 및 변환의 분야 등에 응용될 수 있다.
현재 사파이어 기판 상에 성장되는 LED는 격자 부정합에 의한 결함으로 효율이 떨어지고 있다. 격자 부정합에 의한 결함을 원척적으로 제거하는 방법은 동종의 단결정 기판을 사용하여 에피성장을 하는 것이다. 따라서, GaN LED를 제조하기 위하여, GaN 단결정 기판이 반드시 필요하다. 가장 가능성 있는 GaN 기판 제조 방법으로 HVPE(Hydride vapour phase epitaxy) 방법이 연구되고 있다. 상기 HVPE 방법은 이종기판에 두꺼운 GaN층을 형성하고, 상기 이종 기판을 제거한다.
본 발명은 단결정 제조 방법에 관한 것으로, 그래핀을 이용하여 단결정을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 단결정 제조 장치에 관한 것으로, 그래핀을 이용하여 단결정을 제조하는 단결정 제조 장치에 관한 것이다.
본 발명은 단결정에 관한 것으로, 그래핀을 이용하여 단결정을 제조하는 방법으로 제조된 단결정에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 방법은 비정질 또는 다결정질의 시료의 전부 또는 일부를 덮는 그래핀층을 형성하는 단계, 처리 용기 내에서 비정질 또는 다결정질의 시료를 공중 부양하는 단계, 상기 시료에 에너지를 인가하는 단계, 및 상기 시료를 가열하여 상기 시료를 결정화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 장치는 처리 용기, 상기 처리 용기 내에 배치되고 비정질 또는 다결정질의 시료를 부양하는 공중 부양부, 및 상기 시료에 에너지를 인가하는 가열부를 포함한다. 상기 시료의 전부 또는 일부는 그래핀층으로 둘러싸이고, 상기 시료는 가열되어 결정화된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 기판은 비정질 또는 다결정질의 기판의 전부 또는 일부를 덮는 그래핀층을 형성하는 단계, 상기 기판에 에너지를 인가하는 단계, 및 상기 기판을 전부 또는 국부적으로 가열하여 상기 기판을 결정화시키는 단계에 의하여 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 방법은 그래핀을 이용하여 비정질 또는 다결정의 시료를 전부 또는 일부 감싼다. 이어서, 상기 시료를 가열하고 냉각하여 단결정화시킨다. 이에 따라, 상기 시료의 내용물이 외부로 탈출하지 않고 원래의 성분을 그대로 유지되면서 단결정화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단결정 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
GaN 파우더를 소결하여 다결정의 GaN 시료의 제작이 가능하다. 상기 다결정 GaN 시료는 섭씨 2400 도 이상에서 용융되어, 천천히 냉각되면 단결정의 GaN가 얻어질 수 있다. 그러나, 상기 다결정 GaN 시료가 가열되는 경우, 상기 GaN의 내부에 있던 질소가 날아가는 문제점이 있다. 따라서, 상기 GaN 시료를 가열하는 경우, 상기 질소의 탈출을 제거하는 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GaN 단결정 제조 방법은 그래핀이 다결정의 GaN 시료의 전부 또는 일부를 감싸도록 형성한다. 이어서, 상기 GaN 시료를 가열하는 경우, 질소의 탈출이 억제되어, 상기 GaN 시료는 단결정화될 수 있다.
그래핀은 섭씨 3400 도의 높은 녹는점, 뛰어난 물리적 강도, 우수한 열전도도, 얇은 두께와 뛰어난 유연성을 가지고 있다. 상기 그래핀은 기계적 박리법, 화학적 박리법, 화학 기상 증착법, 에피택시 합성법, 또는 유기 합성법으로 제조된다.
화학 기상 증착법은 고온에서 탄소를 잘 흡착하는 전이금속을 촉매층으로 이용하여 그래핀을 형성한다. 촉매층은 구리, 니켈 등의 전이금속일 수 있다. 기판 상에 형성된 촉매층은 약 섭씨 1000도 정도의 고온에서 메탄, 수소 혼합 가스와 반응하여, 적절한 양의 탄소가 촉매층에 들어거나 흡착된다. 이어서, 이후 냉각을 통하여 촉매층에 포함된 탄소원자들은 표면에서 결정화되어 그래핀 구조를 형성한다.
에피택시 합성법의 일 예로, 실리콘 카바이트(SiC)는 고온에서 결정 내에 포함되어 있던 탄소가 표면으로 분리되면서 그래핀으로 성장한다. 또는, 고온에서 루세늄(Ru) 등에 흡착된 그래핀이 표면에서 확산되면서 그패핀 고유의 벌집 모양의 구조를 형성한다.
이러한 방법으로 형성된 그래핀은 다양한 전사 방법을 통하여 상기 다결정 GaN 시료 상에 배치될 수 있다. 또는 상기 그래핀은 이러한 방법으로 직접 상기 다결정 GaN 시료 상에 형성될 수 있다. 결정화된 GaN 시료는 LED, 태양 전지, 센서 등에 다양하게 사용될 수 있다. 또한, GaN 시료는 종래의 판형에 한하지 않고, 구형, 실린더형 등으로 제작될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 단결정 제조 장치는 처리 용기, 상기 처리 용기(130) 내에 배치되고 비정질 또는 다결정질의 시료를 부양하는 공중 부양부(110), 및 상기 시료(102)에 에너지를 인가하는 가열부(120)를 포함한다. 상기 시료(102)의 전부 또는 일부는 그래핀층(104)으로 둘러싸이고, 상기 시료(102)는 가열되어 결정화된다.
상기 시료(102)는 파우더 형태의 고순도의 질화물 반도체를 소결하여 형성될 수 있다. 상기 시료(102)은 비정질 또는 다결정질일 수 있다. 상기 시료(102)는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN), 인듐나이트라이드(InN), 산화아연(ZnO)일 수 있다. 상기 시료는 다양한 물질로 변형될 수 있다. 상기 시료는 구형, 실린더형, 또는 판형일 수 있다. 구형 시료의 크기는 수백 마이크로(μm)에서 수 밀리미터(mm) 정도가 바람직할 수 있다. 판형 시료는 수 센치미터(cm) 이상일 수 있다.
상기 시료(102)의 표면은 그래핀층(104)으로 코팅될 수 있다. 상기 그래핀층(104)은 상기 시료(102)의 표면에 직접 성장되거나 또는 전사 방법(transfer method)을 통하여 전사될 수 있다. 상기 구형 시료의 경우, 상기 시료의 표면에 그파핀층이 직접 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 판형 시료의 경우, 상기 시료의 일면에 그래핀층이 전사되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 처리 용기(130)는 유전체 창문(137)을 포함할 수 있다. 상기 처리 용기(130)의 압력은 대기압 이하의 진공 일 수 있다. 상기 유전체 창문(137)은 쿼츠가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 처리 용기(130)는 진공 펌프(180)에 의하여 배기될 수 있다. 상기 처리 용기(180)는 가스 공급부(150)을 통하여 공정 가스를 공급받을 수 있다. 상기 공급가스는 질화물 반도체의 결정화하는 경우, 질소 포함 가스일 수 있다. 상기 질소 포함 가스는 질소 가스(N2) 또는 암모니아 가스(NH3)가 바람직할 수 있다.
상기 공중 부양부(110)는 상기 처리 용기(110) 내에 배치되고 비정질 또는 다결정질의 시료(102)를 부양한다. 상기 공중 부양부(11)는 정전 공중 부양 장치(electrostatic levitator) 또는 에어로다이나믹 공중부양 장치(aerodynamic levitator)일 수 있다.
상기 공중 부양부(110)는 적어도 2개의 전극들(112,114)을 포함할 수 있다. 상기 전극들(112,114)은 서로 평행하게 배치될 수 있다. 전원은 상기 전극들(112,114)에 전력을 공급할 수 있다. 상기 공중 부양부(110)는 안정적인 부양을 위하여 보조 전극들(미도시)을 더 포함할 수 있다.
가열부(120)는 상기 시료(102)를 가열할 수 있다. 상기 시료(102)의 온도는 용융점 이상일 수 있다. 예를 들어, GaN의 경우, 상기 시료(102)의 온도는 섭씨 2400 도 이상일 수 있다. 상기 가열부(120)는 레이저(122)를 포함할 수 있다. 상기 레이저(122)의 출력광은 거울(124)을 통하여 반사되어 상기 유전체 창문(137)을 통과하여 상기 시료(102)에 조사될 수 있다. 이에 따라, 상기 시료(102)는 녹아서 결정화될 수 있다. 상기 시료(102)의 냉각 속도를 조절하기 위하여 보조적인 가열 수단(미도시)이 상기 시료(102)를 가열할 수 있다. 상기 조보 가열 수단은 가열 램프일 수 있다.
상기 가스 공급부(150)는 상기 처리 용기(110)에 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 질소 포함가스일 수 있다. 질소 포함 가스는 플라즈마 발생부(140)에 의하여 질소 원자 또는 질소 분자로 분해될 수 있다. 상기 질소 원자 또는 질소 분자는 상기 질화물 반도체에 침투할 수 있다. 상기 시료가 녹는점 이상으로 가열되면, 상기 시료에서 질소의 방출은 상기 그래핀층으로 보호할 수 있다. 상기 그래핀의 녹는점은 섭씨 3400도이다. 한편, 플라즈마 발생부(140)에서 생성된 질소 원자 또는 질소 분자는 상기 그래핀층을 투과하여 상기 시료에 공급될 수 있다. 플라즈마에 의하여 형성된 질소 원자 또는 질소 분자는 활성화되어 용이하게 상기 그래핀층을 통과할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(140)는 상기 처리 용기(130) 내부에 배치되어 직접 질소 원자 또는 질소 분자를 공급할 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(140)는 전극(142) 및 상기 전극(142)에 전력을 공급하는 전원(144)을 포함할 수 있다. 상기 전극(142)은 공정 가스를 분배하는 가스 분배 기능을 동시에 수행할 수 있다.
또는, 상기 플라즈마 발생부(140)는 상기 처리 용기(130)의 외부에 배치되어 원격으로 상기 처리 용기에 질소 원자 또는 질소 분자를 공급할 수 있다. 원격 플라즈마 발생부는 RF 플라즈마, 초고주파 플라즈마 등이 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단결정 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 단결정 제조 장치는 처리 용기(230), 상기 처리 용기(230) 내에 배치되고 비정질 또는 다결정질의 시료(102)를 부양하는 공중 부양부(210), 및 상기 시료에 에너지를 인가하는 가열부(220)를 포함한다. 상기 시료(102)의 전부 또는 일부는 그파핀층(104)으로 둘러싸이고, 상기 시료(102)는 가열되어 결정화된다.
시료(102)는 파우더 형태의 고순도의 질화물 반도체를 소결하여 형성될 수 있다. 상기 시료(102)은 비정질 또는 다결정질일 수 있다. 상기 시료(102)는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN), 인듐나이트라이드(InN), 산화아연(ZnO)일 수 있다. 상기 시료(102)는 구형, 실린더형, 또는 판형일 수 있다. 상기 시료(102)의 표면은 그래핀층으로 코팅될 수 있다. 상기 그래핀층(104)은 상기 시료의 표면에 직접 성장되거나 또는 전사 방법을 통하여 전사될 수 있다. 상기 구형 시료의 경우, 상기 시료의 표면에 그파핀층이 직접 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 한편, 판형 시료의 경우, 상기 시료의 일면에 그래핀층이 전사되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 처리 용기(230)는 유전체 창문(237)을 포함할 수 있다. 상기 처리 용기(230)의 압력은 대기압 근처일 수 있다. 상기 유전체 창문(230)은 쿼츠가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 처리 용기(230)는 진공 펌프(280)에 의하여 배기될 수 있다. 상기 처리 용기(230)는 가스 공급부(250)를 통하여 공정 가스를 공급받을 수 있다. 상기 공급가스는 질화물 반도체의 결정화하는 경우, 질소 포함 가스일 수 있다. 상기 질소 포함 가스는 질소 가스 또는 암모니아 가스가 바람직할 수 있다.
상기 공중 부양부(210)는 상기 처리 용기(230) 내에 배치되고 비정질 또는 다결정질의 시료들(102)을 부양할 수 있다. 상기 공중 부양부는 정전 공중 부양 장치(electrostatic levitator) 또는 에어로다이나믹 공중부양 장치(aerodynamic levitator)일 수 있다.
상기 공중 부양부(210)는 적어도 하나의 노즐(214, nozzle) 및 상기 노즐(214)에 유체를 제공하는 유체 분배부(212)를 포함할 수 있다. 상기 노즐들(214)은 일렬로 배열되거나 메트릭스 형태로 배치될 수 있다. 구형 시료의 크기는 수 mm 정도가 바람직할 수 있다. 상기 유체 분배부(212)를 통하여 흐르는 유체는 불활성 가스 및 질소 포함 가스 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
가열부(220)는 상기 시료(102)를 가열할 수 있다. 상기 시료의 온도는 용융점 이상일 수 있다. 예를 들어, GaN의 경우, 상기 시료의 온도는 섭씨 2400 도 이상일 수 있다. 상기 가열부(220)는 레이저(222)를 포함할 수 있다. 상기 레이저(222)의 출력광은 거울(224)을 통하여 반사되어 상기 유전체 창문(237)을 통과(102)하여 상기 시료에 조사될 수 있다. 이에 따라, 상기 시료는 녹아서 결정화될 수 있다. 상기 시료의 냉각 속도를 조절하기 위하여 보조적인 가열 수단이 상기 시료를 가열할 수 있다. 상기 조보 가열 수단은 가열 램프일 수 있다. 상기 거울은 이동 또는 틸팅을 통하여 레이저의 출력광을 스캥닝할 수 있다.
가스 공급부(250)는 상기 플라즈마 발생부(240)를 통하여 상기 처리 용기(230)에 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 질소 포함가스일 수 있다.
질소 포함 가스는 플라즈마 발생부에 의하여 질소 원자 또는 질소 분자로 분해될 수 있다. 상기 질소 원자 또는 질소 분자는 상기 질화물 반도체에 침투할 수 있다. 상기 시료가 녹는점 이상으로 가열되면, 상기 시료에서 질소의 방출은 상기 그래핀층으로 보호할 수 있다. 상기 그래핀의 녹는점은 섭씨 3400도이다. 한편, 플라즈마 발생부에서 생성된 질소 원자 또는 질소 분자는 상기 그래핀층을 투과하여 상기 시료에 공급될 수 있다. 플라즈마에 의하여 형성된 질소 원자 또는 질소 분자는 활성화되어 용이하게 상기 그래핀층을 통과할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(240)는 상기 처리 용기의 외부에 배치되어 원격으로 질소 원자 또는 질소 분자를 공급할 수 있다. 원격 플라즈마 발생부는 RF 플라즈마, 초고주파 플라즈마 등이 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단결정 제조 장치를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 단결정 제조 장치는 처리 용기(330), 상기 처리 용기(330) 내부에 배치되고 다결정 또는 비정질의 판형의 기판(302)을 장착하는 기판 홀더(313), 및 상기 기판(302)에 에너지를 인가하는 가열부(320)를 포함한다.
상기 가열부(320)는 가열광을 출력하는 가열 램프(322), 레이저광을 출력하는 레이저(328),상기 가열 램프(322)의 출력광을 반사시키고 상기 레이저광을 투과시키는 이색 거울(326, dichroic mirror), 및 상기 이색 거울(326)에 반사된 상기 가열광 및 상기 이색 거울(326)을 통과한 레이저광을 반사시키는 스캐닝 거울(324)을 포함한다. 상기 스캐닝 거울(324)에서 반사한 상기 가열광 및 레이저광은 상기 기판(302)에 조사되고, 상기 기판(302)의 일부 또는 전부는 그래핀층으로 둘러싸인다.
기판(302)은 파우더 형태의 고순도의 질화물 반도체를 소결하여 형성될 수 있다. 상기 기판(302)은 비정질 또는 다결정질일 수 있다. 상기 기판(302)는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN), 인듐나이트라이드(InN), 산화아연(ZnO)일 수 있다. 상기 기판(302)은 판형일 수 있다. 상기 기판은 수 센치미터(cm) 이상일 수 있다.
상기 기판의 표면은 그래핀층(304)으로 코팅될 수 있다. 상기 그래핀층(304)은 기판의 표면에 직접 성장되거나 또는 전사 방법을 통하여 전사될 수 있다. 상기 기판의 일면 또는 양면은 그래핀층(304)으로 코팅될 수 있다.
상기 처리 용기(330)는 유전체 창문(337)을 포함할 수 있다. 상기 유전체 창문(337)은 쿼츠가 바람직할 수 있다. 또한, 상기 처리 용기(337)는 진공 펌프(380)에 의하여 배기될 수 있다. 상기 처리 용기(330)는 가스 공급부(350)를 통하여 공정 가스를 공급받을 수 있다. 상기 공급가스는 질화물 반도체의 결정화하는 경우, 질소 포함 가스일 수 있다. 상기 질소 포함 가스는 질소 가스가 바람직할 수 있다.
상기 가열부(320)는 상기 기판을 가열할 수 있다. 상기 기판의 온도는 용융점 이상일 수 있다. 예를 들어, GaN의 경우, 상기 기판의 온도는 섭씨 2400 도 이상일 수 있다. 상기 스캐닝 거울이 이동함에 따라, 상기 기판은 위치에 따라 가열되어 냉각되면서 결정화될 수 있다. 상기 가열 램프(322)는 할로겐 램프일 수 있다.
가스 공급부(350)는 상기 처리 용기(330)에 공정 가스를 공급할 수 있다. 상기 공정 가스는 질소 포함가스일 수 있다.
질소 포함 가스는 플라즈마 발생부(340)에 의하여 질소 원자 또는 질소 분자로 분해될 수 있다. 상기 질소 원자 또는 질소 분자는 상기 질화물 반도체에 침투할 수 있다. 기판(302)은 녹는점 이상으로 가열되면, 상기 기판(302)에서 질소의 방출은 상기 그래핀층으로 보호할 수 있다. 상기 그래핀의 녹는점은 섭씨 3400도이다. 한편, 플라즈마 발생부(340)에서 생성된 질소 원자 또는 질소 분자는 상기 그래핀층(304)을 투과하여 상기 기판(302)에 공급될 수 있다. 플라즈마에 의하여 형성된 질소 원자 또는 질소 분자는 활성화되어 용이하게 상기 그래핀층을 통과할 수 있다.
상기 플라즈마 발생부(340)는 상기 처리 용기(330) 내부에 배치되어 직접 질소 원자 또는 질소 분자를 공급할 수 있다. 상기 플라즈마 발생부(340)는 전극(342) 및 상기 전극(342)에 전력을 공급하는 전원(344)을 포함할 수 있다. 상기 전극(342)은 공정 가스를 분배하는 가스 분배 기능을 동시에 수행할 수 있다.
또는, 상기 플라즈마 발생부는 상기 처리 용기의 외부에 배치되어 원격으로 상기 처리 용기에 질소 원자 또는 질소 분자를 공급할 수 있다. 원격 플라즈마 발생부는 RF 플라즈마, 초고주파 플라즈마 등이 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 상기 단결정 제조 방법은 비정질 또는 다결정질의 시료의 전부 또는 일부를 덮는 그래핀층을 형성하는 단계(S100), 처리 용기 내에서 비정질 또는 다결정질의 시료를 공중 부양하는 단계(S110), 상기 시료에 에너지를 인가하는 단계(S130), 및 상기 시료를 가열하여 상기 시료를 결정화시키는 단계(S140)를 포함한다.
상기 시료는 비정질 또는 다결정질의 상기 시료는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN),또는 인듐나이트라이드(InN)일 수 있다. 상기 시료는 구 형상일 수 있다. 또는 상기 시료는 상기 시료는 판 형상일 수 있다. 상기 에너지는 레이저 빔을 이용하여 상기 시료에 조사되고, 상기 레이저 빔은 공간적으로 상기 시료의 표면을 스캐닝할 수 있다.
상기 처리 용기에 플라즈마를 이용하여 분해한 질소함유 가스를 제공하는 단계(130)를 더 포함할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
130: 처리 용기
120: 가열부
140: 플라즈마 발생부
110: 공중 부양부

Claims (13)

  1. 비정질 또는 다결정질의 시료의 전부 또는 일부를 덮는 그래핀층을 형성하는 단계;
    처리 용기 내에서 비정질 또는 다결정질의 시료를 공중 부양하는 단계;
    상기 시료에 에너지를 인가하는 단계; 및
    상기 시료를 가열하여 상기 시료를 결정화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 시료는 비정질 또는 다결정질의 상기 시료는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN),또는 인듐나이트라이드(InN)인 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 처리 용기에 플라즈마를 이용하여 분해한 질소함유 가스를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 시료는 구 형상인 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 시료는 판 형상이고,
    상기 에너지는 레이저 빔을 이용하여 상기 시료에 조사되고, 상기 레이저 빔은 공간적으로 상기 시료의 표면을 스캐닝하는 하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 방법.
  6. 비정질 또는 다결정질의 시료의 전부 또는 일부를 덮는 그래핀층을 형성하는 단계;
    처리 용기 내에서 비정질 또는 다결정질의 시료를 공중 부양하는 단계;
    상기 시료에 에너지를 인가하는 단계; 및
    상기 시료를 가열하여 상기 시료를 결정화시키는 단계에 의하여 형성된 단결정.
  7. 비정질 또는 다결정질의 기판의 전부 또는 일부를 덮는 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 기판에 에너지를 인가하는 단계; 및
    상기 기판을 전부 또는 국부적으로 가열하여 상기 기판을 결정화시키는 단계에 의하여 형성된 단결정 기판.
  8. 처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 배치되고 비정질 또는 다결정질의 시료를 부양하는 공중 부양부; 및
    상기 시료에 에너지를 인가하는 가열부를 포함하고,
    상기 시료의 전부 또는 일부는 그래핀층으로 둘러싸이고,
    상기 시료는 가열되어 결정화되는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    비정질 또는 다결정질의 상기 시료는 갈륨나이트라이드(GaN), 알루미늄나이트라이드(AlN),또는 인듐나이트라이드(InN)인 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 공중 부양부는 에어로다이나믹 공중 부양 장치(aerodynamic levitator) 또는 정전기 공중 부양 장치(electrostatic levitator)인 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.
  11. 제8 항에 있어서,
    공정 가스를 공급하는 가스 공급부; 및
    상기 공정 가스를 이온화시키는 플라즈마 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.
  12. 처리 용기;
    상기 처리 용기 내부에 배치되고 다결정 또는 비정질의 판형의 기판을 장착하는 기판 홀더; 및
    상기 기판에 에너지를 인가하는 가열부를 포함하고,
    상기 가열부는:
    가열광을 출력하는 가열 램프;
    레이저광을 출력하는 레이저;
    상기 가열 램프의 출력광을 반사시키고 상기 레이저 광을 투과시키는 이색 거울(dichroic mirror); 및
    상기 이색 거울에 반사된 상기 가열광 및 상기 이색 거울을 통과한 레이저광을 반사시키는 스캐닝 거울을 포함하고,
    상기 스캐닝 거울에서 반사한 상기 가열광 및 레이저광은 상기 기판에 조사되고,
    상기 기판의 일부 또는 전부는 그래핀층으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스캐닝 거울은 기판에 상기 가열광 및 레이저광을 조사하도록 이동하는 것을 특징으로 하는 단결정 제조 장치.
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