KR20220093170A - 다공성 iii족-질화물 및 이의 사용 및 제조 방법 - Google Patents

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캉린 시옹
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예일 유니버시티
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Abstract

제어/조정된 광학적, 전기적 및 열적 특성을 갖는 다공성 III족-질화물이 여기에 설명되어 있다. 또한 이러한 다공성 III족-질화물의 제조 및 사용 방법이 개시되어 있다.

Description

다공성 III족-질화물 및 이의 사용 및 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 31일에 출원된 미국출원 제62/928,882호의 이익과 우선권을 주장하고, 그 전체가 여기에 참조로 포함된다.
본 발명은 GaN과 같은 III족-질화물 및 제어된 다공성을 갖고 광자 장치와 같은 전자 응용 분야에 사용될 수 있는 이들의 합금 분야에 관한 것이다.
GaN과 같은 단결정 III족-질화물은 화학적 불활성으로 알려져 있으며 습식 화학 기술로 에칭할 수 있다. 그러나 III족-질화물의 이러한 습식 에칭은 광전기화학(PEC) 에칭 방법을 통해서만 수행될 수 있다 (Minsky, et al. Appl. Phys. Lett. 68, 1531??1533 (1996); Youtsey, et al. MRS Online Proc. Libr. Arch. 468, (1997); Youtsey, et al. Electron. Lett. 33, 245??246 (1997); Stonas, et al. Appl. Phys. Lett. 78, 1945??1947 (2001)).
그러나 PEC 방법의 메커니즘은 GaN과 같은 III족-질화물의 광 여기 및 후속 산화 에칭을 통한 정공(h+)의 생성에 의존한다. 예를 들어, PEC 절차는 에피택셜 헤테로구조(InGaN/GaN)와 밴드갭 선택적 광 여기의 조합을 사용하여 선택적 에칭 기술에 사용되었다. InGaN 희생층은 종종 이러한 GaN 필름의 리프트오프를 위한 PEC 에칭에 사용된다. 그럼에도 불구하고, 그러한 PEC 기술은 III족 질화물 종의 조성 및 에칭될 재료의 밴드갭에 대한 제약을 부과하기 때문에 사용이 제한적이다. 다공성 에칭 영역에서는 기공 형태의 제어 가능성도 부족하다(Al-Heuseen, et al. Appl. Surf. Sci. 257, 6197??6201(2011)).
따라서, 제어/조정된 특성을 갖는 다공성 III족-질화물이 필요하다.
또한 다공성 III족-질화물의 특성을 제어하고 조정할 수 있는 다공성 III족-질화물을 제조하는 개선된 방법이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 제어된/조정된 특성을 갖는 이러한 다공성 III족-질화물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 다공성 III족-질화물의 제조 방법을 제공하는 것이다.
기술된 다공성 III족-질화물의 사용 방법을 제공하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.
조정 가능한 광학적, 전기적 및 열적 특성을 가진 다공성 넓은 밴드갭 III족-질화물이 여기에 설명되어 있다. 넓은 밴드갭 III족-질화물은 알루미늄 질화물, 갈륨 질화물, 인듐 질화물, 및 이들의 합금을 포함한다. 일부 실시예에서, 넓은 밴드갭 III족-질화물은 후술하는 전기화학적 에칭 방법에 따라 제어 가능하게 다공화된 갈륨 질화물(GaN)이다.
GaN과 같은 III족-질화물의 하나 이상의 층은 공지된 방법에 따라 에피택셜(epitaxially) 또는 호모에피택셜(homoepitaxially)로 성장될 수 있다. III족-질화물 층의 다공성화는 벌크 에피택셜 층(들)이 n형 도펀트로 도핑될 것을 요구한다. 도핑 농도는 III족-질화물 층 전체에 걸쳐 균일할 수 있거나 도핑 농도는 구배(즉, 층의 축에 걸쳐 등급화된 도펀트 농도, 이러한 폭을 갖는 III족-질화물 층)를 형성할 수 있다. 전기화학적(EC) 에칭에 의한 다공질화는 일반적으로 중간 내지 고농도로 도핑된 III족-질화물로 제한되며 낮은 도핑 농도는 EC 에칭 조건에서 다공질화되지 않는다.
일부 경우에, III족-질화물의 계면 층은 각각 서로 다른 도핑 농도를 가질 수 있고 층 사이의 계면은 도핑 농도의 급격한/급격한 차이를 특징으로 한다. 일부 경우에, 층은 도핑된 III족-질화물과 도핑되지 않은 III족-질화물 사이에서 교번할 수 있다.
다공질화된 III족-질화물은 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위의 다공도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 다공성은 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%이다. 전기화학적(EC) 에칭 후 주어진 III족-질화물 층의 다공성은 일반적으로 주어진 다공성 층에 걸쳐 균일하지만 불균일할 수도 있다. 일부 경우에, III족-질화물의 단일 층은 층 내의 정의된 두께에 걸쳐 구배 다공성을 가질 수 있으며, 여기서 다공성은 두께에 걸쳐 약 10%와 90% 또는 20%와 80% 사이에서 변한다.
기술된 다공성 III족-질화물은 다른 III족-질화물(다공성 또는 비다공성(벌크) 질화물)과의 계면을 형성할 수 있다. 이러한 경우 다층 구조는 다공성 III족-질화물 층과 벌크(비다공성) III족-질화물 층의 조합을 포함한다.
다공질화된 III족-질화물의 하나 이상의 층 및/또는 III족-질화물의 벌크(비다공성) 층의 치수는 적용에 적합한 임의의 크기 또는 형상일 수 있다. 다공성 및 벌크 III족-질화물 층을 모두 포함하는 다층 구조의 경우, 그 안에 포함된 층은 동일한 크기, 모양 및 면적을 가질 수 있다.
공기와 같은 저굴절률 재료를 다공성 III족-질화물 층(들)에 혼입하여 광학적, 전기적 및/또는 열적 특성을 조정하는 데 사용할 수 있으며, 이는 아래에서 자세히 설명한다.
하나의 비제한적인 방법에서, 다공성 III족-질화물 층 또는 층들은 다음 단계에 의해 형성된다:
(a) 질화알루미늄, 질화갈륨, 질화인듐, 및 이들의 합금과 같은 III족-질화물의 하나 이상의 층을 제공하거나 증착하는 단계; III족-질화물의 층들 중 적어도 하나는 n-형 도펀트로 도핑되고; 그리고
(b) 전해질의 존재 및 인가된 바이어스 전압 하에 n형 도펀트로 도핑된 III족-질화물 층 중 하나 이상을 전기화학적으로(EC) 에칭하여 내부에 복수의 기공을 형성하는 단계. III족-질화물 층의 다공성화는 벌크 III족-질화물 층(들)이 n형 도펀트로 도핑되는 것을 요구한다. 하나 이상의 층(들)은 III족-질화물 층(들)의 증착/형성 ????동안 도핑될 수 있다. 도핑 농도는 III족-질화물 층 전체에 걸쳐 균일할 수 있거나 도핑 농도는 구배(즉, 층의 축에 걸쳐 등급화된 도펀트 농도, 이러한 폭을 갖는 III족-질화물 층)를 형성할 수 있다.
도핑된 III족-질화물 층(들)의 다공화는 단계 (b)의 전기화학적(EC) 에칭 공정에 의해 진행된다. 전해질의 유형 및 농도, 도핑 농도, 인가된 바이어스 전압(아래에서 논의됨)을 변경하여 다른 기공도 및 기공 형태를 얻을 수 있다. 인가된 바이어스 전압은 일반적으로 약 0.1 내지 10V, 1.0 내지 5V, 또는 1.0 내지 2.5V 범위의 양의 전압이다. 전기화학적 다공화는 III족-질화물 층이 백금 와이어와 같은 캐소드의 존재(음의 바이어스 하에서)가 있는 경우(양의 바이어스에서) 양극으로 작용하는 전해질에서 수행된다. EC 에칭 공정 동안의 전기장 방향은 에칭 방향의 방향을 제어할 수 있고 이에 따라 벌크 도핑된 III족-질화물 층으로 에칭되는 기공의 방향을 제어할 수 있다. 일부 예에서, 수직 에칭은 수직으로 정렬된 기둥형 기공을 생성하는 반면, 일부 다른 예에서 측면 에칭은 측면으로 정렬된 기둥형 기공을 생성한다.
본 명세서에 논의된 제어된 EC 에칭 방법을 통해, 도핑된 III족-질화물 층은 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위의 다공성을 가질 수 있는 다공성 III족-질화물 층으로 형성될 수 있다. 일부 예에서, 다공성은 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%이다. 일부 경우에, 다공성은 내부에 형성된 도핑 구배에 기초하여 다공성 III족-질화물의 주어진 층 내의 두께에 걸쳐 점진적 방식으로 변화한다. 따라서, 전기화학적(EC) 에칭 후에 주어진 III족-질화물 층의 다공성은 일반적으로 주어진 다공성 층에 걸쳐 균일하지만, 또한 불균일할 수도 있다.
다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물, 및 다공성 III족-질화물(즉, 다공성 GaN/벌크(비다공성) GaN의 교대 층을 가짐)을 포함하고 전기화학적(EC) 에칭 공정/방법에 따라 제조된 다층 구조 설명된 전자, 광자 및 광전자 응용 프로그램에서 사용할 수 있다. 여기에는 발광 다이오드(예: 공진 공동 LED(RC-LED)), 전계 효과 트랜지스터, 레이저 다이오드(수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)), 바이오 - 플랫폼 및 물 분할. 다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물, 및 이러한 다공성 III족-질화물을 함유하는 다층 구조는 방법에 따라 제조될 수 있고 이들은 공지된 기술을 사용하여 상이한 장치에 포함될 수 있다.
도 1a는 수직으로 정렬된 기공을 갖는 다공성 GaN의 비제한적 표현이다.
도 1b는 측방향으로 정렬된 기공 및 선택적인 이산화규소 전류 확산 층을 갖는 다공성 GaN의 비제한적 표현이다.
도 2a는 높은 도핑 레벨과 낮은 도핑 레벨 사이의 급격한 계면의 다공성 GaN 형태(백색 영역) 및 공핍 영역(점선으로 둘러싸인 영역)의 비제한적인 표현이다.
도 2b는 높은 도핑 레벨과 낮은 도핑 레벨 사이의 차등(구배) 도핑 프로파일의 다공성 GaN 형태(백색 영역) 및 공핍 영역(점선으로 둘러싸인 영역)의 비제한적인 표현이다.
도 3a는 2보다 큰 공간 전하 영역 두께 및 기공 분리의 비율에 기초한 가능한 기공 형태의 비제한적 개략도이다.
도 3b는 공간 전하 영역 두께의 비율과 1 미만인 기공 분리에 기초한 가능한 기공 형태의 비제한적 개략도이다.
도 4는 도핑 농도(y-축) 및 인가된 바이어스(x-축)의 함수로서 전기화학적(EC) 에칭 프로세스에 대한 위상 다이어그램이다.
도 5a는 성장된 에피택셜 GaN 구조의 비제한적 개략도이다.
도 5b는 건식 에칭(화살표로 표시)에 의해 열린 비아 트렌치를 갖는 스트라이프 메사의 단면 개략도의 비제한적 개략도이다.
도 5c는 GaN EC 에칭 동안 사용되는 실험 설정의 비제한적 개략도로서, 화살표로 표시된 이온/질량 수송, 기포로 표시된 바와 같이 양극 근처에서 생성된 질소 및 산소 가스 및 음극에서 생성된 수소 가스를 나타낸다.
도 6a는 다공성 GaN 층에 대한 Van der Pauw Hall 측정 설정의 개략도이며, 여기서 "NP"는 나노다공성 GaN을 나타낸다.
도 6b는 다공성 GaN에서 다공성(x축)에 대한 전자 농도(사각형; 왼쪽 y축) 및 이동도(원; y-오른쪽 축)의 그래프이다.
도 7a는 20쌍 다공성 GaN/GaN DBR의 전기적 특성화에 대한 비제한적 개략도이다.
도 7b는 1.5V에서 에칭된 다공성 GaN/GaN DBR(곡선)의 전류-전압(I-V) 특성을 EC 에칭되지 않은 기준 DBR 샘플(직선)과 비교하여 보여주는 그래프이다.
도 8은 다공성 GaN/GaN 인터페이스의 전기적 특성화에 사용되는 비제한적인 개략도를 보여준다.
도 9a는 급격한 도핑 인터페이스로 1.3V에서 에칭된 다공성 GaN 구조의 SEM 이미지를 보여준다.
도 9b는 두께가 50nm인 등급(도핑) 층으로 1.3V에서 에칭된 다공성 GaN 구조의 SEM 이미지를 보여준다.
도 10은 20, 50, 100nm의 급격한 인터페이스와 다양한 등급의 도핑층 두께를 보여주는 다공성 GaN/GaN 인터페이스의 전기적 특성 그래프를 보여준다.
도 11a 및 11b는 다공성 GaN 층을 갖는 DBR 미러의 비제한적 개략 구조를 도시한다.
도 11c는 1.3V 및 1.5V에서 에칭된 다공성 GaN DBR의 실험적으로 측정된 반사 스펙트럼 그래프를 보여준다.
도 11d는 1.3V 및 1.5V에서 에칭된 다공성 GaN DBR과 참조 샘플에서 열 평형 상태에서 줄 가열 전력의 함수로서 Ni 마이크로 히터 ΔT의 온도 증가 그래프를 보여준다.
도 12a는 열전도도/전도도 측정에 사용되는 기준 샘플 구조의 비제한적인 개략적인 단면도이다.
도 12b는 열전도율/전도도 측정에 사용되는 다공성 -GaN의 샘플 구조에 대한 비제한적인 개략적인 단면도이다.
도 13a-13c는 기준 구조 뿐만 아니라 다공성 GaN 샘플(A1-A3, B1-B2, C1-C3)에서 열평형에서 줄 가열 전력의 함수로서 Ni 마이크로 히터 ΔT의 온도 증가 그래프이다.
도 14는 다층 GaN/다공성 GaN DBR 구조의 단면 SEM 이미지이다.
도 15a는 피크 반사율이 99.5%를 초과하는 DBR 영역에서 실험적으로 측정된(실선) 및 COMSOL 시뮬레이션된(파선) 반사율 스펙트럼의 그래프이다.
도 15b는 조정된 다공성이 43%, 54% 및 74%인 청색 파장의 3개 다공성 GaN DBR의 반사율 그래프이다.
도 16은 청색, 녹색, 적색 파장 영역에서 3개의 다공성 GaN DBR의 반사율 그래프이다.
도 17a는 다공성-DBR의 반사율 스펙트럼의 그래프이다(검정색 실선: 실험 측정; 점선: 컴퓨터 시뮬레이션).
도 17b는 기준 미식각 DBR 뿐만 아니라 1.5V에서 에칭된 급격한 DBR과 비교하여 1.5V에서 에칭된 20쌍 등급 DBR의 전류-전압(I-V) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 18a는 여기 파워(x-축)의 함수로서 레이저 출력 세기(사각형; 왼쪽 y-축) 및 선폭(원; 오른쪽 y-축)의 그래프이다.
도 18b는 GaN/다공성-GaN 바닥 DBR 및 유전체 상부 DBR을 갖는 광학적으로 펌핑된 마이크로-공동에서 유래된 상이한 여기 전력(임계값 이하, 임계값 이상)에서의 출력 스펙트럼의 그래프이다.
도 19는 다른 여기 전력(임계값 이하, 임계값 이상)에서 광학적으로 펌핑된 완전 질화물 VCSEL의 출력 스펙트럼을 보여주는 그래프이다.
I. 정의
본원에서 사용된 "다공도(porosity)"는 III족-질화물 층(들)과 같은 다공성 매질에 존재하는 공기의 체적비를 지칭하고, 퍼센트로 표시된다.
"굴절 지수(Refractive Index)" 또는 "굴절 지수(Index of Refraction)"는 상호 교환 가능하게 사용되며, 식 n= c/v 에 따라 III족-질화물 층과 같은 특정 매질에서의 속도에 대한 진공에서의 빛의 속도 비율을 나타낸다. 여기서 c는 진공에서 빛의 속도이고 v는 매질에서 빛의 위상 속도이다.
본 명세서에 사용된 "굴절률 대비"는 서로 다른 굴절률을 갖고 접촉하고 계면을 형성하는 2개의 매질 사이의 상대적인 굴절률 차이를 지칭한다.
본원에 사용된 "벌크 III족-질화물"은 에칭되지 않은 깨끗한 III족-질화물을 지칭한다.
본 출원에 개시된 수치 범위는 온도 범위, 시간 범위, 바이어스 전압 범위, 다공성 범위, 열전도율 범위, 정수 범위, 및 두께 범위를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 범위는 범위가 합리적으로 포함할 수 있는 각각의 가능한 수 뿐 아니라 그 안에 포함된 임의의 하위 범위 및 하위 범위의 조합을 개별적으로 개시한다. 예를 들어, 시간 범위의 개시는 본 명세서의 개시와 일치하여 그러한 범위가 포함할 수 있는 모든 가능한 시간 값을 개별적으로 개시하도록 의도된다.
"약"이라는 용어의 사용은 언급된 값보다 높거나 낮은 값을 설명하기 위한 것으로, 용어 "약"은 약 +/- 10% 범위로 한정한다; 다른 경우에 값은 대략적인 +/- 5%범위에서 명시된 값보다 높거나 낮을 수 있다. 용어 "약"이 숫자 범위(즉, 약 1-5) 또는 일련의 숫자(즉, 약 1, 2, 3, 4 등) 앞에 사용되는 경우, 달리 명시되지 않는 한 전체 시리즈에서 인용된 숫자의 범위 및/또는 각 숫자를 한정한다.
Ⅱ. 다공성 III족-질화물 및 이의 합금
조정 가능한 광학적, 전기적 및 열적 특성을 가진 다공성 넓은 밴드갭 III족-질화물이 여기서 설명된다. 넓은 밴드갭 III족-질화물은 알루미늄 질화물, 갈륨 질화물, 인듐 질화물, 및 이들의 합금을 포함한다. 특정 예에서, 넓은 밴드갭 III족-질화물은 후술하는 전기화학적 에칭 방법에 따라 제어 가능하게 다공화된 갈륨 질화물(GaN)이다.
GaN과 같은 III족-질화물의 하나 이상의 층은 공지된 방법에 따라 에피택셜 방식으로(epitaxially) 또는 호모에피택셜 방식으로(homoepitaxially) 성장될 수 있다. 일부 경우에, III족-질화물 층은 예를 들어 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)에 의해 적절한 기판(즉, 사파이어의 c-평면) 상에서 성장될 수 있다. 다공질화된 III족-질화물의 층은 약 10 내지 10,000 nm, 10 내지 1000 nm, 또는 10 내지 500 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 경우에, 다공질화된 III족-질화물은 층에 걸쳐 균일한 두께를 갖는다. 일부 다른 경우에, 두께는 다공성 III족-질화물 층에 걸쳐 불균일할 수 있다.
III족-질화물 층의 다공성화는 벌크 에피택셜 층(들)이 n형 도펀트로 도핑될 것을 요구한다. 예시적인 도펀트는 n형 Ge 및 Si 도펀트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 그러한 도펀트 소스는, 예를 들어, 형성/증착 동안 III족-질화물의 층(들)에 도핑될 수 있는 실란(SiH4), 게르만(GeH4), 및 이소부틸게르만(IBGe)을 포함할 수 있다. 다공질화된 III족-질화물은 알루미늄이 없거나 알루미늄이 실질적으로 없는 것이 바람직하다(여기서 "실질적으로 없는"은 도핑된 III족-질화물 층의 중량 기준으로 약 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.9%, 0.8% 미만, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, 또는 0.1% 이하 알루미늄을 의미함). 도핑 농도는 III족-질화물 층 전체에 걸쳐 균일할 수 있거나 도핑 농도는 구배(즉, 층의 축에 걸쳐 등급화된 도펀트 농도, 이러한 폭을 갖는 III족-질화물 층)를 형성할 수 있다.
도핑 농도는 약 1 × 1020 cm-3 또는 그 이상; 또는 약 0.5 × 1020 cm-3 내지 10 × 1020 cm-3 사이의 범위의 도핑 농도 수준에서 높은 것으로 간주된다. 도핑 농도는 약 1 × 1018 cm-3 이상 1 × 1020 cm-3 미만, 2 × 1018 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3 미만, 1018 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3 미만, 4 × 1018 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3, 또는 5 × 1018 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3 미만의 도핑 농도 수준에서 적당한 것으로 간주된다. 어떤 경우에, 적당히 도핑된 농도 수준은 1 × 1019 cm-3 ~ 1 × 1020 cm-3 미만 또는 약 0.5 × 1019 cm-3 ~ 10 × 1019 cm-3 범위이다. 도핑 농도는 약 1 × 1018 cm-3 미만 또는 약 0.5 × 1018 cm-3 내지 10 × 1018 cm-3 범위의 도핑 농도 수준에서 낮은 것으로 간주된다.
전기화학적(EC) 에칭에 의한 다공질화는 일반적으로 중간 내지 고농도로 도핑된 III족-질화물로 제한되며 낮은 도핑 농도는 EC 에칭 조건에서 다공질화되지 않는다. III족-질화물 층의 폭에 걸친 n-형 도펀트 변화의 농도는 층 내의 정의된 두께에 걸쳐 구배 함수로서 변화할 수 있고, 여기서 n-형 도펀트 농도는 약 5 × 1018 cm-3 내지 1 ×1020 cm-3 사이의 범위 내에서 선형적으로 또는 비선형적으로 변화한다. 상기 층 내의 정의된 두께는 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500 nm 내에 있을 수 있다.
EC 에칭에서 다공질화는 도핑이 중간에서 높은 층의 폭 내에서 도핑 농도로 제한된다. 일부 경우에, 도핑되지 않은 층의 두께 외부에서 EC 에칭에 의해 도입된 다공성이 없거나 실질적으로 없는 다공성(즉, 5%, 4%, 3%, 2%, 1% 이하)이 거의 없는 경우 또는 낮은 도핑 농도를 갖는다. 이것은 정의된 두께에 걸쳐 구배 다공성을 갖는 III족-질화물의 단일 층을 생성할 수 있고, 여기서 다공성도 또한 두께에 걸쳐 변하고 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위일 수 있다.
일부 경우에, III족-질화물의 계면 층은 각각 서로 상이한 도핑 농도를 가질 수 있고 층 사이의 계면은 도핑 농도의 예리한/급격한 차이를 특징으로 한다. 예리한/급격한 차이는 일반적으로 도핑 없음 또는 낮은 도핑에서 중간 또는 높은 도핑 농도까지 도핑 농도의 차이를 의미하고, 변화는 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10nm 이하의 두께를 가로질러 일어난다.
일부 경우에, 상기 층은 도핑된 III족-질화물과 도핑되지 않은 III족-질화물 사이에서 교대할 수 있다. 예를 들어, 상기 층은 도핑된 GaN/도핑되지 않은 GaN의 다중 교대 쌍이 반복되는 교호 쌍으로 도핑된 GaN/도핑되지 않은 GaN을 포함할 수 있다. 일부 다른 경우에, 층들 사이의 도핑 농도의 그러한 급격한/급격한 변화를 방지하기 위해 도핑 프로파일/구배는 농도가 구배 방식으로 변화하도록 도핑된 층 또는 층들의 폭(즉, 두께)에 걸쳐 제어될 수 있다. 그 결과 농도는 하나 이상의 도핑된 층 또는 층들의 폭(즉, 두께)에 걸쳐 낮은 농도에서 높은 농도로, 낮은 농도에서 중간 농도로, 중간 농도에서 높은 농도로, 또는 낮은 농도에서 중간 농도에서 높은 농도로 변화한다. 구배의 변화는 일반적으로 III족-질화물 층의 증착 동안 일정 기간 동안 도펀트 소스 흐름을 제어함으로써 선형 변화이다. 도핑 구배(또는 그라데이션 층)는 5 × 1018 cm-3에서 1 × 1020cm-3로 선형으로 변화하는 도펀트 농도로 약 5 ~ 100 nm, 5 ~ 75 nm, 5 ~ 50 nm 또는 5 ~ 25 nm 사이의 두께로 조정할 수 있다. 일부 경우에 도핑 구배(또는 등급화된 층) 두께는 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 nm이고, 도펀트 농도가 5 × 1018 cm-3에서 1 × 1020 cm-3로 선형적으로 한다. 아래에 설명된 전기화학적(EC) 에칭 방법은 도핑 농도 및 적용된 바이어스 전압을 기반으로 도핑된 벌크 III족-질화물 층을 제어 가능하게 다공질화하는 데 사용된다.
다공질화된 III족-질화물은 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위의 다공도를 가질 수 있다. 일부 예에서, 다공성은 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%이다. 전기화학적(EC) 에칭 후 주어진 III족-질화물 층의 다공성은 일반적으로 주어진 다공성 층에 걸쳐 균일하지만 불균일할 수도 있다. 다공성을 측정하기 위해 도핑된 III족-질화물은 다공성화 전후에 마이크로 저울과 같이 무게가 측정될 수 있으며 원래 (전) 중량에 대한 EC 에칭된 다공성화된 중량 차이(손실)는 다공성 정도를 나타내기 위해 퍼센트로 표현될 수 있다. 일부 다른 경우에, 다공성은 다공성 III족-질화물의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지가 사용되는 이미지와 같은 이미징 처리 소프트웨어에 의해 측정/추정될 수도 있다. 무게 측정(미세 저울) 및 이미지 처리 방법에 의해 계산된 다공성에 대해 아주 잘 일치한다.
도핑된 III족-질화물 층(들)의 다공화는 전기화학적(EC) 에칭 공정에 의해 진행된다. 전해질(염 또는 산)의 유형 및 농도, 도핑 농도, 인가된 바이어스 전압(아래에서 자세히 논의됨)을 변경하여 다양한 다공성 및 기공 형태를 얻을 수 있다. EC 에칭 공정 동안의 전기장 방향은 에칭 방향의 방향을 제어할 수 있고 이에 따라 벌크 도핑된 III족-질화물 층으로 에칭되는 기공의 방향을 제어할 수 있다. 경우에 따라 수직 에칭은 성장 표면에 대해 수직으로 정렬된 기둥형 기공을 생성한다(도 1a). 일부 다른 경우에, 측면 에칭은 성장 표면에 대해 측면으로 정렬된 기둥 기공을 생성한다(도 1b 참조).
일부 경우에, 전류 확산 층은 도핑된 III족-질화물 층(들) 상에 선택적으로 증착될 수 있으며, 여기서 전류 확산 층은 n형 도핑되고 EC 에칭 프로세스 동안 균일한 전류 분포를 보장한다.
도핑된 III족-질화물(들)의 다공성화는 나노다공성 III족-질화물(들)을 생성한다. EC 에칭 공정 동안 III족-질화물(들)에 형성된 기둥형 수직 또는 측면 정렬 기공은 약 5 내지 1000 nm, 5 내지 900 nm, 10 내지 800 nm, 10 내지 700 nm, 10 내지 600 nm의 평균 길이를 가질 수 있다. nm, 10 내지 500 nm, 10 내지 400 nm, 10 내지 300 nm, 10 내지 200 nm, 10 내지 100 nm, 또는 10 내지 50 nm. 일부 경우에, 평균 길이는 약 100 nm, 90 nm, 80 nm, 70 nm, 60 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm, 20 nm 또는 10 nm이다. 수직 또는 측면으로 정렬된 기공은 미세다공성(d < 2 nm), 메조다공성(2 nm < d < 50 nm) 또는 거대다공성(d > 50 nm)으로 추가 분류될 수 있다. 여기서 d는 평균 기공 직경이다. 형성된 기공의 형태는 원형, 반원형, 타원형 또는 이들의 조합으로 분류될 수 있다. 기공은 약 5 내지 100 nm, 5 내지 75 nm, 5 내지 50 nm, 또는 5 내지 25 nm의 평균 크기를 가질 수 있다. 일부 경우에 평균 기공 크기는 약 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 nm 이상이다. 인접한 기공 사이의 간격(이는 기공의 벽 두께의 척도이기도 함)은 더 낮은 인가 바이어스 및 더 낮은 도핑 농도의 함수로 증가한다. 기공들 사이의 간격은 약 1 내지 50 nm, 5 내지 50 nm, 5 내지 40 nm, 5 내지 30 nm, 5 내지 25 nm, 5 내지 20 nm, 5 내지 15 nm, 또는 5 내지 10 nm의 범위일 수 있다.
기둥형 수직 또는 측면 정렬 기공은 일반적으로 EC 에칭 동안 작동하는 기공 성장 메커니즘으로 인해 평행 배열로 발견된다. 병렬 기공 전파 외에도 기공의 분기 및 분기가 발생할 수 있다(도 3a). 따라서, 특정 경우에 기둥형 수직 또는 측방향 정렬된 기공은 기공 사이에 상호연결될 수 있다.
다공질화된 III족-질화물은 다른 III족-질화물(다공성 또는 비다공성(벌크) 질화물)과의 계면을 형성할 수 있다. 이러한 경우 다층 구조는 다공성 III족-질화물 층과 벌크(비다공성) III족-질화물 층의 조합을 포함한다. 이러한 유형의 구조를 준비하기 위해, 예를 들어, 층 중 하나 이상이 충분히 도핑된 층을 선택적으로 다공질화하는 전기화학적 에칭 프로세스를 적용하는 도펀트로 충분히 도핑된 III족-질화물 층을 제조하는 것이 가능하다. 다공성화 이전에, 이러한 다층 구조는 도핑된 III족-질화물 층 및 도핑되지 않은 III족-질화물 층의 층 쌍으로 교대로 형성될 수 있다. EC 에칭에 의한 다공화 후, 쌍을 교대하는 이러한 다층 구조는 다공질화된 III족-질화물 및 비다공성(벌크) III족-질화물 층을 생성한다. 특정 경우에, 비-다공성(벌크) III족-질화물 층은 도펀트와 같은 농도 범위에서 도펀트로 도핑될 수 있고 위에서 설명된 농도 범위에서 도핑될 수 있다. 동일한 격자 상수를 갖기 위해 다공성 III족-질화물 및 비다공성(벌크) III족-질화물 층의 교대 쌍이 동일한 III족-질화물로 형성되는 것이 바람직한다. 또 다른 경우에 다층 구조는 다공성 III족-질화물의 층을 포함하고 각 층은 서로 다른 정도의 다공성을 갖는다. 다공질화 전 또는 후에, 도핑된 III족-질화물 층의 두께는 위에 개시된 임의의 두께일 수 있다. III족-질화물의 비다공성(벌크) 층의 두께는 약 10 내지 10,000 nm, 10 내지 1000 nm, 또는 10 내지 500 nm 범위일 수 있다. 일부 경우에, 예를 들어 DBR을 형성하는 다층 구조(스택)에서 개별 층의 두께는 대략 5 내지 50nm일 것이다.
다공질화된 III족-질화물의 하나 이상의 층 및/또는 III족-질화물의 벌크(비다공성) 층의 치수는 적용에 적합한 임의의 크기 또는 형상일 수 있다. 다공성 III족-질화물 층 및/또는 III족-질화물 벌크(비다공성) 층의 면적은 임의의 적합한 면적일 수 있다. 일부 예에서, 면적은 약 0.1 내지 100 cm2, 0.1 내지 90 cm2, 0.1 내지 80 cm2, 0.1 내지 70 cm2, 0.1 내지 60 cm2, 0.1 내지 50 cm2, 0.1 내지 40 cm2, 0.1 내지 40 cm2, 30 cm2, 0.1 ~ 20 cm2, 0.1 ~ 10 cm2, 0.1 ~ 5 cm2, 또는 0.1 ~ 1 cm2. 다공성 및 벌크 III족-질화물 층을 모두 포함하는 다층 구조의 경우, 그 안에 포함된 층은 일반적으로 동일한 크기, 모양 및 면적을 갖는다.
a. 다공성 III족-질화물의 광학적 특성
공기와 같은 저굴절률 물질을 다공성 III족-질화물에 통합하면 벌크 III족-질화물의 굴절률을 낮추는 효과가 있다. 공기(또는 다공성)의 체적비를 변경함으로써 다공성 III족-질화물은 굴절률의 조정 가능성을 보여준다. 본 명세서에 개시된 다공성 또는 다공성 III족-질화물의 굴절률(n)은 다공성 정도(즉, 다공성 III족-질화물 내 공기의 양)에 따라 약 1 내지 2.6 범위이며, 여기서 굴절률은 공기의 1은 STP에서 약 1이고 벌크(비다공성) III족-질화물의 굴절률은 약 2.6이다. 일부 경우에, 다공성 III족-질화물은 약 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 또는 2.5의 굴절률을 갖는다. 특정 예에서, 다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물의 굴절률은 다공성이 약 20%일 때 약 2.2, 다공성이 약 40%일 때 약 1.9, 다공성이 약 60%일 때 약 1.6이다. , 또는 다공성이 약 80%일 때 약 1.3.
다공성 III족-질화물 층과 벌크(비다공성) III족-질화물 층의 조합을 포함하는 다층 구조(예: 교대 쌍). 기술된 다공성 III족-질화물은 다공성 III족-질화물의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 다른 III족-질화물(다공성 또는 비다공성(벌크) 질화물)과의 계면을 형성한다. 이 차이는 굴절률 대비(Δn)를 나타낸다. 다공질화된 III족-질화물 층(들)과 다른 III족-질화물 사이의 굴절률 대비가 높고 Δn이 0.4 초과, 보다 바람직하게는 0.5 초과인 것이 바람직하다. 일부 경우에, 다공질화된 III족-질화물 층(들)과 다른 III족-질화물 사이의 Δn은 적어도 약 0.5, 0.6, 0.7, 또는 0.8이다.
GaN과 같은 III족-질화물의 다공성을 약 40~75%로 변경하면 굴절률과 브래그 조건을 변경하여 디튜닝이 발생한다. 따라서 저지대역의 피크 파장은 예시적인 청색 GaN/다공성 GaN DBR에 대해 최대 30nm까지 변할 수 있다(도 15b). 고반사성(> 99.5%) DBR 미러는 청색(440nm), 녹색(520nm) 및 적색(600nm) 파장 범위에 설명된 다공성 III족-질화물을 포함하여 만들 수 있다(도 16). 기술된 다공성 III족-질화물은 또한 무시할 수 있는 양의 산란을 나타낸다.
b. 다공성 III족-질화물의 전기적 특성
GaN과 같은 다공성 III족-질화물의 공기(또는 다공성)의 체적 비율을 변경하면 벌크(비다공성) 등가 III족-질화물과 비교하여 다공성 III족-질화물의 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 전기 주입 장치, 특히 높은 전류 밀도가 필요한 장치의 경우 높은 장치 성능을 위해서는 우수한 전기 전송이 필수적이다. 단일층 다공성 III족-질화물(들)의 저항은 홀 측정을 통해 측정할 수 있으며 다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물이 높은 전도성을 유지함을 확인했다.
일부 경우에, III족-질화물의 다공화는 EC 에칭 프로세스가 발생한 후 전자 농도의 약 10배 감소를 초래한다. 예를 들어, 1 × 1020 cm-3 이상으로 도핑된 다공질화 이전의 도핑된 III족-질화물에서, 생성된 다공성 III족-질화물 층(들)은 내부에 적어도 약 5%, 10%, 20%, 30%의 다공도를 갖는다. %, 40%, 50% 또는 60%는 약 5 x 1018 cm-3 이상의 캐리어(전자) 농도 및 약 50, 60, 70, 80, 90, 95 cm2/V s 또는 그 이상의 전기 이동도를 유지할 수 있다.
다층 구조가 분산 브래그 반사기(DBR) 구조에서와 같이 다공성 및 비다공성 인터페이싱 III족-질화물 층(들)을 포함하는 경우와 같은 특정 예에서 III족-질화물/다공성-III족-질화물 DBR을 통한 전기 전도도는 스택은 비선형 쇼트키와 유사한 동작을 나타낼 수 있다. 비선형 I-V는 나노스케일 다공성 기하학과 관련된 계면 공핍층의 존재로 인한 것으로 믿어진다. 위에서 논의된 바와 같이 설계된 도핑 프로파일/구배 및 EC 에칭 조건을 통해 기공 형태를 조정함으로써, 아래에서 논의되는 바와 같이, 충분한 전류 경로가 생성/유지될 수 있고 다공성 III족-질화물 및 옴과 유사한 거동을 나타내는 선형 I-V가 달성될 수 있다.
c. 다공성 III족-질화물의 열적 특성
열 전달이 층에 수직인 하나 이상의 교대 다공성 III족-질화물/벌크 III족-질화물(인터페이싱) 층을 갖는 다층 구조를 가로지르는(또는 수직 방향의) 열 전도율은 다공성 GaN 층에 의해 지배될 것으로 예상되는 직렬의 교대 층. 역으로, 측면 열 확산의 경우, 이것은 벌크(비다공성) III족-질화물 층에 의해 지배될 병렬로 층의 열 전도도/전도도를 합산하는 것을 포함한다. 다층 구조에 다공성 III족-질화물 층을 포함하면 열전도 특성이 향상된다는 이점이 있으며, 여기서 그러한 다층 구조를 포함하는 장치는 다공성 III족-질화물 층을 포함하지 않는다. 이러한 개선된 열전도율은 또한 이러한 열 발생 장치의 임계값, 전력 및 효율성에 도움이 되는 것으로 여겨진다.
열전도율은 다공성 III족-질화물 층 내의 다공성과 다공성 GaN과 같은 복수의 기공의 벽 두께에 따라 조정될 수 있으며 1 미만에서 20 W/m·K 초과까지 다양할 수 있다. 일부 예에서 다공성 III족-질화물의 열전도율은 약 1~25, 2~20, 2~15, 또는 2~10 W/m·K 범위이다. 또 다른 일부 경우에, 다공성 III족-질화물의 평균 열전도율은 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15이다. W/m·K. 일부 경우에, 다공성의 감소는 증가된 유효 매질의 결과로 열전도도의 적당한 개선으로 이어진다. 기공 벽 두께를 넓히면 기공에서 훨씬 감소된 포논 상호작용으로 인해 열전도도를 향상시킬 수 있다. 벽 두께가 크고 다공성이 작은 다공성 III족-질화물 층의 경우 열전도율이 20W/m·K 이상에 도달할 수 있으며 이는 빠른 방열이 필요한 광자 장치에서 다공성 III족-질화물의 실제 사용에 필요하다.
III. 다공성 III족-질화물 및 이의 합금의 제조 방법
이전에 사용된 광전기화학(PEC) 방법과 달리 전도도 선택적 전기화학(EC) 에칭 방법은 GaN과 같은 도핑된 III족-질화물의 벌크 층을 산화시키기 위해 광생성된 정공보다는 전기적으로 주입된 정공에 의존한다. 이 방법은 자외선(UV) 조명에 노출될 필요가 없다. 도핑된 III족-질화물의 에칭 거동은 도핑 농도와 인가된 바이어스 전압에 의해 잘 제어된다. 따라서 전해질의 종류와 농도, III족-질화물의 도핑 농도, 선택적 전기화학적(EC) 에칭 동안 사용되는 에칭 인가 바이어스 전압을 변경하여 다공성 및 형태가 다른 다양한 다공성 III족-질화물을 얻을 수 있다. 아래에 설명된 대로 프로세스.
하나의 비제한적인 방법에서, 다공성 III족-질화물 층 또는 층들은 다음 단계에 의해 형성된다:
(a) 질화알루미늄, 질화갈륨, 질화인듐, 및 이들의 합금과 같은 III족-질화물의 하나 이상의 층을 제공하거나 증착하는 단계; III족-질화물의 층들 중 적어도 하나는 n-형 도펀트로 도핑되고; 그리고
(b) 전해질의 존재 및 인가된 바이어스 전압 하에 n형 도펀트로 도핑된 III족-질화물 층 중 하나 이상을 전기화학적으로(EC) 에칭하여 내부에 복수의 기공을 형성하는 단계.
GaN과 같은 III족-질화물의 하나 이상의 층은 공지된 방법에 따라 에피택셜 또는 호모에피택셜 성장될 수 있다. 일부 경우에, III족-질화물 층은 예를 들어 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)에 의해 적절한 기판(즉, 사파이어의 c-평면) 상에서 성장될 수 있다. 제공되거나 증착된 III족-질화물의 각각의 층은 약 1 내지 1000 nm, 10 내지 1000 nm, 10 내지 500 nm 범위의 두께를 가질 수 있다. III족-질화물의 하나 이상의 층이 존재하는 경우에, 각각의 층은 후술하는 바와 같이 독립적으로 도핑되거나 도핑되지 않을 수 있다. 또 다른 몇몇 경우에, III족-질화물의 하나 이상의 층이 도핑된 층의 제어된 다공성화를 허용하는 도핑된 층 또는 도핑되지 않은 층 사이에서 교번한다.
III족-질화물 층의 다공성화는 벌크 III족-질화물 층(들)이 n형 도펀트로 도핑되는 것을 요구한다. 따라서, 하나 이상의 층(들)은 III족-질화물 층(들)의 증착/형성 ????동안 도핑될 수 있다.
예시적인 도펀트는 n형 Ge 및 Si 도펀트를 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 이러한 도펀트 소스는 예를 들어 실란(SiH4), 게르만(GeH4), 및 이소부틸게르만(IBGe)을 포함할 수 있다. 다공질화된 III족-질화물은 알루미늄이 없거나 알루미늄이 실질적으로 없는 것이 바람직하다(여기서 "실질적으로 없는"은 약 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0.9%, 0.8% 미만, 0.7%, 0.6%, 0.5%, 0.4%, 0.3%, 0.2%, 또는 0.1% 알루미늄을 포함함). 도핑 농도는 III족-질화물 층 전체에 걸쳐 균일할 수 있거나 도핑 농도는 구배(즉, 층의 축에 걸쳐 등급화된 도펀트 농도, 그러한 폭을 갖는 III족-질화물 층)를 형성할 수 있다. 도핑 농도는 약 1 × 1020 cm-3 이상의 도핑 농도 수준에서 높은 것으로 간주된다. 또는 약 0.5 × 1020 cm-3 내지 10 × 1020 cm-3의 범위에 있다. 도핑 농도는 약 1 × 1018 cm-3 초과 ~ 1 × 1020 cm-3 미만, 2 × 1018 cm-3 ~ 1 × 1020 cm-3 미만, 3 × 도핑 농도 수준에서 적당한 것으로 간주된다. 1018 cm-3 ~ 1 × 1020 cm-3 미만, 4 × 1018 cm-3 ~ 1 × 1020 cm-3 또는 5 × 1018 cm-3 ~ 1 × 1020 cm-3 미만. 일부 경우에, 적당히 도핑된 농도 수준은 1 × 1019 cm-3 ~ 1 × 1020 cm-3 미만 또는 약 0.5 × 1019 cm-3 ~ 10 × 1019 cm-3 범위이다. 도핑 농도는 약 1 × 1018 cm-3 미만 또는 약 0.5 × 1018 cm-3 ~ 10 × 1018 cm-3 범위의 도핑 농도 수준에서 낮은 것으로 간주된다. 전기화학적(EC) 에칭에 의한 다공화는 일반적으로 중간 내지 고농도로 도핑된 III족-질화물로 제한되며 낮은 도핑 농도는 EC 에칭 조건에서 다공화되지 않는다. 일부 경우에, n형 도펀트로 도핑된 III족-질화물의 하나 이상의 층 내의 도핑 농도는 층 내의 정의된 두께에 걸쳐 구배 함수에서 변화하며, 여기서 정의된 두께는 약 5, 10, 15, 20이다. , 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500 nm 내에서. 그러한 경우에, 단계 (b)의 EC 에칭 프로세스는 도핑 농도에 기초한 구배 함수를 다공성화하며, 여기서 낮은 도핑 농도 및 층의 도핑되지 않은 부분은 다공성화되지 않는다. 이것은 정의된 두께에 걸쳐 구배 다공성을 갖는 III족-질화물의 단일 층을 생성할 수 있으며, 여기서 다공성도 또한 두께에 걸쳐 변하고 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위일 수 있다.
일부 경우에, III족-질화물의 계면 층은 각각 서로 상이한 도핑 농도를 가질 수 있고 층 사이의 계면은 도핑 농도의 급격한/급격한 차이를 특징으로 한다. 급격한/급격한 차이는 일반적으로 도핑 농도가 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10nm 이하. 일부 경우에, 층은 도핑된 III족-질화물과 도핑되지 않은 III족-질화물 사이에서 교번할 수 있다. 예를 들어, 층은 교번하는 쌍으로 도핑된 GaN/도핑되지 않은 GaN을 포함할 수 있다. 일부 다른 경우에, 층들 사이의 도핑 농도의 그러한 급격한/급격한 변화를 방지하기 위해, 농도가 하나 이상의 도핑된 층(들)의 폭(즉, 두께)에 걸쳐 낮은 농도에서 높은 농도, 낮은 농도에서 중간 농도, 중간 농도에서 높은 농도, 또는 낮음에서 중간 농도에서 높은 농도. 구배의 변화는 일반적으로 III족-질화물 층의 증착/형성 동안 일정 기간 동안 도펀트 소스 흐름을 제어함으로써 선형 변화이다.
도핑된 III족-질화물/벌크 III족-질화물 층 또는 벌크 III족-질화물 층 또는 고도로 도핑된 III족-질화물/낮게 도핑된 III족-질화물 층. 구배 도핑은 고도로 도핑된 다공성 III족-질화물 층과 저농도 또는 도핑되지 않은 벌크 III족-질화물 층 사이의 공핍 폭의 제어된 조작을 허용한다. 고농도로 도핑된 다공성 III족-질화물 층과 저농도로 도핑되거나 도핑되지 않은 벌크 III족-질화물 층 사이의 구배 또는 등급화된 층의 두께는 약 5 내지 100 nm, 5 내지 75 nm, 5 내지 50 nm, 또는 5 내지 25 nm 범위일 수 있다. 도펀트 농도가 층의 두께에 걸쳐 선형적으로 변하는 nm. 일부 경우에 도핑 구배(또는 등급화된 층) 두께는 약 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100nm 두께. 제어하기 위해 정의된 시간 동안 층 증착 동안 도펀트 소스 흐름을 선형적으로 변경하여 특정 너비 내에서 높은 도핑(1 × 1020 cm-3)에서 중간 도핑(5 × 1018 cm-3)으로 변경 가능 도핑 구배(또는 등급 층)의 두께 및 도핑 농도. 급격한 경계면과 비교하여 이러한 구배 도핑 기술은 다공성 III족-질화물/벌크 III족-질화물 경계면에서 기공의 정도뿐만 아니라 기공 형태(반원에서 타원형으로)를 변경하고 사용 가능한 전류 경로를 제공하고 현재 차단 문제(도 2b). 특정 예에서, DBR 구조와 같은 장치에서 사용될 수 있는 기울기에 대한 두께 제한이 있다. 왜냐하면 개별 층의 두께가 약 50nm 정도일 것으로 예상되기 때문이다.
설명된 방법의 일부 예에서, 전기화학(EC) 에칭 동안의 균일한 전류 분포를 보장하기 위해, 적어도 약 5 × 1018 cm-3와 같은 n형 도핑을 갖는 선택적 전류 확산 층이 III족-질화물 층(들)에 존재한다.
도핑된 III족-질화물 층(들)의 다공화는 단계 (b)의 전기화학적(EC) 에칭 공정에 의해 진행된다. 전해질의 유형 및 농도, 도핑 농도, 인가된 바이어스 전압(아래에서 논의됨)을 변경하여 다른 기공도 및 기공 형태를 얻을 수 있다. 인가된 바이어스 전압은 일반적으로 약 0.1 내지 10V, 1.0 내지 5V, 또는 1.0 내지 2.5V 범위의 양의 전압, 또는 전술한 범위 내의 하나 이상의 전압 값이다. 전기화학적 다공화는 III족-질화물 층이 백금 와이어와 같은 캐소드의 존재(음의 바이어스 하에서)가 있는 경우(양의 바이어스에서) 양극으로 작용하는 전해질에서 수행된다. EC 에칭 공정 동안의 전기장 방향은 에칭 방향의 방향을 제어할 수 있고 이에 따라 벌크 도핑된 III족-질화물 층으로 에칭되는 기공의 방향을 제어할 수 있다. 일부 예에서, 수직 에칭은 수직으로 정렬된 기둥형 기공을 생성하는 반면, 일부 다른 예에서 측면 에칭은 측면으로 정렬된 기둥형 기공을 생성한다.
방법의 단계 (b) 동안, EC 에칭 방향은 전기장 방향에 의해 결정된다. III족-질화물/전해질 계면에 따라 EC 에칭은 수직 에칭 또는 측면 에칭 방향으로 제어될 수 있다. 단계 (b) 동안 수직 또는 측면 다공화 속도는 약 1 ㎛/분, 2 ㎛/분, 3 ㎛/분, 4 ㎛/분, 5 ㎛/분, 6 ㎛/분, 7 ㎛/분, 8μm/분, 9μm/분 또는 10μm/분. 단계 (b)의 EC 에칭은 인가된 바이어스 전압 하에서 약 1분 내지 2시간, 1분 내지 1시간, 또는 1분 내지 30분 동안 수행될 수 있다. 일부 경우에, 단계 (b)의 EC 에칭은 약 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분, 35분, 40분, 45분, 50분, 55분 또는 60분 이상 동안 인가된 바이어스 전압 하에 수행된다. 단계 (b)의 EC 에칭은 인가된 바이어스 전압 하에서 실온 또는 약 10℃ ~ 약 50℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 단계 (b)의 EC 에칭은 주변 조건 또는 선택적으로 불활성 분위기(예: 질소 또는 아르곤) 하에 인가된 바이어스 전압 하에 수행될 수 있다.
설명된 방법의 단계 (b)에서 수행된 EC 에칭은 다양한 유형 및 농도의 고전도성 전해질(염 또는 산)에서 수행될 수 있다. 예시적인 고전도성 전해질은 플루오르화수소산(HF), 질산(HNO3), 및 옥살산과 같은 유기산의 수용액, 및 이들의 염을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 전해질 용액의 농도는 전형적으로 약 0.1 내지 25M, 0.1 내지 20M, 0.1 내지 15M, 0.1 내지 10M, 0.1 내지 5M, 0.1 내지 1M 범위이다.
측면 에칭 방향이 발생하는 경우, III족-질화물 층(들)은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)과 같은 적절한 기술에 의해 그 위에 증착된 (보호) 이산화규소(SiO2) 층으로 선택적으로 덮일 수 있다. "비아 트렌치"로 알려진 개구부 트렌치의 1D 어레이로 리소그래피 방식으로 패터닝된다. 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭(ICP-RIE)과 같은 적절한 에칭 기술을 사용하여 n-도핑된 층(들) 측벽을 노출시키기 위해 III족-질화물 층(들)을 에칭할 수 있다. EC 에칭 공정 후, 보호 SiO2는 완충 산화물 에칭(BOE)과 같은 적절한 기술을 사용하여 벗겨낼 수 있다.
단계 (b)의 전도성 선택적 전기화학(EC) 에칭 공정은 4단계를 포함하는 양극 에칭 반응에 의해 진행되는 것으로 여겨진다:
(1) 공간 전하 영역에서 전하 캐리어 수송;
(2) 도핑된 III족-질화물 표면의 산화;
(3) 형성된 산화물의 용해; 및
(4) 산물 운송.
III족-질화물/전해질 계면은 쇼트키 다이오드로 동작하는 것으로 이해된다. 양의 바이어스 하에서, 터널링 또는 충격 이온화에 의해 도핑된 III족-질화물 표면 근처에 홀(h+)이 생성되고 홀은 후속 산화 반응을 위해 III족-질화물 표면에 전기장에 의해 휩쓸려 간다. 예를 들어, GaN의 산화는 Ga3+ 이온과 질소 가스를 생성한다(Youtsey, et al. Appl. Phys. Lett. 71, 2151??2153(1997)).
음극 근처에서는 수소 이온 환원 반응에 의해 수소 가스가 형성된다.
환원 반응은 전기화학적(EC) 공정의 전하 이동 원을 완성한다. 전도성이 높은 전해질과 큰 Pt/전해질 접촉 표면을 사용함으로써 음극에서의 전압 강하는 무시할 수 있고 무시할 수 있다.
단계 (b)의 EC 에칭 공정 동안, 구멍(h+)을 특정 국부 핫스팟으로 주입하여 무작위 정전기 파괴로 인해 다공성이 발생하여 도핑된 III족-질화물에서 국부 용해를 통해 다공성 핵이 형성되는 것으로 여겨진다. 레이어. 기공 핵의 초기 형성 후 기공 형성은 전기장에 의해 구동된다. 평면 공핍 영역(폭 d 및 장벽 높이 포함) 및 기공 팁(반지름 r) 주변의 전기장은 다음 함수에 따라 설명된다. 및 각각(Chen, et al. J. Appl. Phys 112, 064303(2012)). 일반적으로 기공 팁 반경은 공핍층 너비 d보다 훨씬 작기 때문에 기공 팁에서 가장 빠르게 기공이 발생하여 기둥형 다공성 구조가 생성되는 것으로 믿어진다. 정렬 및 분기형 또는 분기 기공 모두 특정 도핑 농도 및 적용된 바이어스에서 관찰될 수 있다(도 3a). 기공 형태의 차이는 기공 간 간격(또는 초기 기공 핵 생성 밀도와 관련된 벽 두께 dw)과 공간 전하 영역 너비(dsc)를 비교하여 이해할 수 있다. dw > 2 dsc일 때 기공 사이에 충분한 전류 경로가 존재하고 기공 사이와 팁에서 역 파괴가 발생하여 병렬 기공 전파에 추가로 기공의 분기 및 분기를 유발한다. dw < 2 dsc일 때, 배열된 기공 형태는 인접한 기공 주변의 공핍 영역의 합체로 인해 얻어질 수 있다.
도핑된 III족-질화물 층(들)의 다공성 정도는 도핑(캐리어) 농도와 양극 산화 또는 인가된 바이어스 전압의 두 가지 매개변수의 함수로 제어될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, EC 에칭 위상 다이어그램은 n형 도핑 농도 및 인가된 전압과 관련하여 예시적인 다공성 GaN 층의 다공성을 체계적으로 매핑한다. EC 에칭 단계 다이어그램은 세 영역으로 나눌 수 있다. 적용된 바이어스 또는 도핑 농도가 낮으면 화학 반응이 발생하지 않고 GaN이 그대로 남아 EC 에칭이 발생하지 않는다. 적용된 바이어스 및/또는 도핑 농도가 증가함에 따라 특정 국부 핫스팟에 정공(h+)을 주입하여 정전기 파괴가 발생하여 국부 용해를 통해 다공성 구조가 형성된다. 더 높은 인가 바이어스 및/또는 더 높은 도핑 농도에서 전해 연마(즉, 완전한 에칭)가 대신 발생할 수 있다.
EC 에칭 체제의 다공성 영역 내에서, 도 4에서와 같이, 기공 형태는 도핑된 III족-질화물 층의 전도도와 양극 바이어스 전압에 의해 제어될 수 있다. 기공률은 적용된 바이어스가 증가하고 도핑 농도가 높을수록 증가하는 반면, 기공 크기는 바이어스 및 도핑 농도가 낮을수록 감소한다. 기공 벽 두께(또는 인접한 기공 사이의 간격)는 바이어스가 낮고 도핑 농도가 낮을수록 증가한다. 양극 산화 전압과 도핑 농도를 변경함으로써 다공성 에칭을 위해 파라미터 공간의 많은 부분을 체계적으로 덮는 것이 가능한다. 방법의 단계 (b)의 EC 에칭 매개변수를 제어함으로써 다공성 정도, 평균 기공 크기 및 평균 기공 벽 두께(또는 기공 간 간격)와 같은 형태학적 매개변수를 제어/조정할 수 있다. 따라서, III족-질화물 층의 도핑/구배 프로파일 및 EC 에칭 조건은 여기 및 본 개시의 다른 관련 부분에서 상세히 논의된 바와 같이 기공 형태를 조정하는데 사용될 수 있다. 특정 예에서, 다공성 III족-질화물이 증가된 벽 두께를 가지면서 대략 동일한 정도의 다공성을 갖도록 감소된 도핑 농도 및 증가된 인가 바이어스를 동시에 적용하는 것이 가능하다.
위에서 논의된 바와 같이, 제어된 EC 에칭 방법을 통해, 도핑된 III족-질화물 층은 다공성 III족-질화물 층으로 형성될 수 있고 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위의 다공성을 가질 수 있다. 일부 예에서, 다공성은 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%이다. 일부 경우에, 다공성은 내부에 형성된 도핑 구배에 기초하여 다공성 III족-질화물의 주어진 층 내의 두께에 걸쳐 점진적 방식으로 변화한다. 따라서, 전기화학적(EC) 에칭 후에 주어진 III족-질화물 층의 다공성은 일반적으로 주어진 다공성 층에 걸쳐 균일하지만, 또한 불균일할 수도 있다.
공기와 같은 저굴절률 물질을 다공성 III족-질화물에 통합하면, 벌크 III족-질화물의 굴절률을 낮출 수 있다. 제어된 EC 에칭 방법은 공기(또는 다공성)의 체적 비율을 변경할 수 있도록 하며, 다공성 III족-질화물은 굴절률의 조정 가능성을 보여준다. 본 명세서에 개시된 다공성 또는 다공성 III족-질화물의 굴절률(n)은 다공성 정도(즉, 다공성 III족-질화물 내 공기의 양)에 따라 약 1 내지 2.6 범위이며, 여기서 굴절률은 공기의 1은 STP에서 약 1이고 벌크(비다공성) III족-질화물의 굴절률은 약 2.6이다. 일부 경우에, 다공성 III족-질화물은 약 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 또는 2.5의 굴절률을 갖는다. 특정 예에서, 다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물의 굴절률은 다공성이 약 20%일 때 약 2.2, 다공성이 약 40%일 때 약 1.9, 다공성이 약 60%일 때 약 1.6, 또는 다공성이 약 80%일 때 약 1.3이다. 다른 III족-질화물(다공성 또는 비다공성(벌크) 질화물)과 인터페이스하는 다공질화된 III족-질화물은 (벌크) III족-질화물의 굴절률과 다른 굴절률을 가질 수 있다. 이 차이는 굴절률 대비(Δn)를 나타낸다. 다공질화된 III족-질화물 층(들)과 다른 III족-질화물 사이의 굴절률 대비가 높고 Δn이 0.4 초과, 보다 바람직하게는 0.5 초과인 것이 바람직하다. 일부 경우에, 다공질화된 III족-질화물 층(들)과 다른 III족-질화물 사이의 Δn은 적어도 약 0.5, 0.6, 0.7, 또는 0.8이다.
GaN과 같은 다공성 III족-질화물의 공기(또는 다공성)의 체적 비율을 변경할 수 있는 제어된 EC 에칭 방법은 벌크에 비해 다공성 III족-질화물의 전기적 특성을 조정하는 데 사용할 수도 있다. (비다공성) 동등한 III족-질화물. 일부 경우에, III족-질화물의 다공화는 EC 에칭 프로세스가 발생한 후 전자 농도의 약 10배 감소를 초래한다. 예를 들어, 1 × 1020 cm-3 이상으로 도핑된 다공질화 이전의 도핑된 III족-질화물에서, 생성된 다공성 III족-질화물 층(들)은 적어도 약 5%, 10%, 20%, 30 %, 40%, 50% 또는 60%는 약 5 x 1018 cm-3 이상의 캐리어(전자) 농도 및 약 50, 60, 70, 80, 90, 95 cm2/V s 또는 그 이상의 전기 이동도를 유지할 수 있다.
이 방법은 III족-질화물의 열전도율이 생성된 다공성 III족-질화물의 다공성 및 벽 두께를 기반으로 조정되도록 한다. 1 미만에서 20 W/m·K 이상까지 다양할 수 있다. 일부 예에서 다공성 III족-질화물의 열전도율은 약 1~25, 2~20, 2~15, 또는 2~10 W/m·K 범위이다. 또 다른 일부 경우에, 다공성 III족-질화물의 평균 열전도율은 적어도 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 또는 15 W/m·K 이다.
IV. 다공성 III족-질화물 및 그 합금의 사용 방법
다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물, 및 다공성 III족-질화물(즉, 다공성 GaN/벌크(비다공성) GaN의 교대 층을 가짐)을 포함하고 전기화학적(EC) 에칭 공정/방법에 따라 제조된 다층 구조 전자, 광전자 및 광전자 응용 프로그램에 사용할 수 있다. 여기에는 발광 다이오드(예: 공진 공동 LED(RC-LED)), 전계 효과 트랜지스터, 레이저 다이오드(수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL)), 바이오 -플랫폼 및 물 분할. 다공성 GaN과 같은 다공성 III족-질화물, 및 이러한 다공성 III족-질화물을 함유하는 다층 구조는 방법에 따라 제조될 수 있고 이들은 공지된 기술을 사용하여 상이한 장치에 포함될 수 있다.
일부 예에서, 다공성 III족-질화물은 다층 구조의 일부를 형성하며, 각 다공성 III족-질화물/벌크(비-다공성) III족-질화물 사이에 형성된 계면이 있는 다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물의 교대 층/쌍을 포함한다. 다공성) III족-질화물. 이러한 유형의 구조를 준비하기 위해, 예를 들어, 층의 적어도 일부가 충분히 도핑된 층을 선택적으로 다공질화하는 전기화학적 에칭 프로세스를 적용하는 도펀트로 충분히 도핑된 III족-질화물 층을 제조하는 것이 가능하다. 다공성화 이전에, 이러한 다층 구조는 도핑된 III족-질화물 층 및 도핑되지 않은 III족-질화물 층의 층 쌍으로 교대로 형성될 수 있다. EC 에칭에 의한 다공화 후, 쌍을 교대하는 이러한 다층 구조는 다공질화된 III족-질화물 및 비다공성(벌크) III족-질화물 층을 생성한다. 동일한 격자 상수를 갖기 위해 다공성 III족-질화물 및 비다공성(벌크) III족-질화물 층의 교대 쌍이 동일한 III족-질화물로 형성되는 것이 바람직한다. 각 교대 쌍은 분산 브래그 반사기(DBR)를 나타내며, 일부 경우에는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 다층 구조에서 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 또는 그 이상의 교대 쌍. 일반적으로 다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물 인터페이스를 포함하는 주어진 DBR 구조의 인터페이스 수는 교대 쌍 수의 두 배이므로 예를 들어 20쌍 DBR은 40개 인터페이스를 가져야 한다. 위에서 상세하게 설명된 인터페이스는 도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이 인터페이스 다공성 III족-질화물과 벌크(비다공성) III족-질화물 사이에 급격한 인터페이스이거나 구배/구배 층 프로파일을 가질 수 있다. 등급/구배 층 프로파일은 다른 곳에서 설명한 대로 적절한 두께를 가질 수 있다. 아래에 예시된 것과 같은 특정 예에서, DBR은 다공성 GaN/GaN의 교대 쌍을 포함한다.
다공성 III 질화물/벌크(비다공성) III 질화물 DBR은 피크 반사율이 약 99%, 99.1%, 99.2%, 99.3%, 99.4%, 99.5%, 99.6 이상인 경우 높은 반사율/반사율 값을 나타낼 수 있다. %, 99.7%, 99.8% 또는 99.9%. 반사율이 99.5% 이상인 것이 가장 바람직한다. 다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물 DBR의 경우 최소 약 50, 60, 70 또는 80 nm의 저지대역(DBR 구조에 의해 반사된 파장 범위)을 재현 가능하게 얻을 수도 있다. 범위. 저지대역의 피크 파장은 청색 다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물 DBR의 경우 10, 20, 30nm까지 다양할 수 있다. 어떤 경우에는 50nm 이상의 정지 대역과 함께 460nm의 중심 파장에서 99.8%를 초과하는 피크 반사율이 달성될 수 있다.
다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물 DBR 미러는 청색(440nm), 녹색(520nm) 및 적색(600nm) 파장 범위에서 방출을 조정할 수 있다. 청색 영역에서는 약 440, 450, 460 nm의 피크 값에서 발광이 일어날 수 있다. 녹색 영역에서는 약 520nm의 피크 값에서 발광이 발생할 수 있다. 적색 영역에서는 약 600nm의 피크값에서 발광이 일어날 수 있다. 파란색, 녹색 및 빨간색 파장 범위의 다른 피크 값이 가능한다. 또한, 방출은 또한 근자외선, 자외선, 근적외선 및 적외선 파장일 수 있다.
다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물 DBR 영역의 면적은 수직 공동 표면 발광 레이저(VCSEL) 및 공진 공동 LED(RC-LED)의 제조에 충분히 클 수 있다. 일부 경우에 DBR 영역의 면적은 약 10, 20, 30, 40, 또는 50㎛ 이상이거나 이를 초과할 수 있다.
다공성 GaN 함유 반사기/거울의 포함은 이전에 보고된 VCSEL과 비교하여 우수한 광학 및 전기적 성능으로 고성능 VCSEL을 달성하는 데 필수적인 수직 전류 주입을 지원하는 전도성 거울의 옵션을 제공한다. VCSEL은 우수한 빔 품질, 소형 폼 팩터, 낮은 작동 전력, 비용 효율적인 웨이퍼 수준 테스트, 높은 수율 및 낮은 제조 비용과 같이 일반적으로 사용되는 EELD(Edge Emitting Laser Diode)에 비해 많은 이점을 가지고 있다. 일반적으로 VCSEL은 정보 처리, 마이크로 디스플레이, 피코 프로젝션, 레이저 헤드램프, 고해상도 인쇄, 생체 광자학, 분광 프로빙 및 원자 시계를 포함한 다양한 분야에서 중요한 응용 분야를 찾을 것으로 예상된다.
격자 일치되는 충분히 낮은 굴절률 재료의 부족과 같은 기존의 III족-질화물 VCSEL에서 알려진 주요 문제를 해결하는 VCSEL 제조에 사용할 수 있는 다공성 III족-질화물/벌크(비다공성) III족-질화물 DBR GaN과 같은 벌크 III족-질화물로. 이것은 설명된 다공성 GaN과 같은 제어 가능하게 다공성화된 III족-질화물의 조정 가능한 굴절률에 의해 해결된다.
GaN의 전도도 선택적 전기화학적 다공화
재료 및 방법:
다공성 GaN 구조는 도 5a 및 5b에 표시된 대로 준비되었다. 전기화학적 다공화는 양극으로 n형 질화갈륨(GaN)을 양극으로 사용하고(도 5c) 음극으로 음극으로 백금 와이어를 사용하여 실온에서 진한 질산 전해질에서 수행되었다. 양극 산화 공정은 에칭 전류가 기록되는 동안 Keithley 2400 소스 미터에 의해 제어되는 1-5V의 정전압 하에서 UV 조명 없이 수행되었다. 양극 산화 후, 다공질화된 GaN 샘플을 탈이온수(DI water)로 헹구고 N2 기류 하에서 건조시켰다.
특성화:
주사 전자 현미경(Hitachi SU-70)을 사용하여 다공성 GaN 층(도시되지 않음)의 기공 형태를 연구했다.
다공성 GaN의 단일 층의 홀 및 다공성 측정
재료 및 방법:
실시예 1의 방법에 따라 제조된 다공성 GaN의 전기전도도는 van der Pauw Hall 측정을 이용하여 측정하였다. 1μm 도핑되지 않은 GaN 위에 400nm 두께의 Ge가 도핑된 GaN 층을 성장시킨 후, 2인치 웨이퍼를 샘플 A, B, C 및 D로 표시된 여러 개의 작은 조각(외관상 1.5cm × 1.5cm)으로 절단했다. 샘플 A-D를 각각 다른 바이어스로 EC 에칭하여 다공성이 다른 다공성 GaN 층을 생성했다. EC 에칭은 수직 방향으로 수행되었고 기공 정렬은 성장 표면에 수직이었다.
특성화:
EC 에칭 공정을 수행하기 전과 후에 샘플 A-D를 칭량하여 다공성을 측정하고 중량 차이를 기반으로 다공성을 계산하였다(표 1). 다공성은 또한 ImageJ라는 이미지 처리 소프트웨어에 의해 다공성 GaN 구조의 SEM 이미지에서 측정되었다. 두 방법은 ±5% 이내의 기공도 차이로 매우 좋은 일치를 보였다.
마이크로 밸런스법을 이용한 다공성 GaN의 측정 중량 및 계산된 다공성, SEM에 의한 측정 다공성, van der Pauw Hall 측정에 의한 전자 농도 및 이동도 측정
시료 에칭 전 무게(g) 에칭 후 무게(g) 시료 크기 또는 에칭된 면적(cm2) 마이크로 밸런스에 의한 다공성 SEM에 의한 다공성 전자 농도(cm-3) 이동성(cm2/V-s)
A 0.5780 0.5777 2.88 0.32 0.30 1.16E19 93.0
B 0.2658 0.2656 1.46 0.42 0.45 6.18E18 79.9
C 0.4269 0.4265 2.40 0.51 0.49 4.32E18 84.4
D 0.4297 0.4294 2.28 0.54 0.59 3.71E18 94.6
Van der Pauw 구성을 사용한 홀 측정은 다공성 GaN 단일 층의 전자 농도와 이동성을 측정하는 데 사용되었다. 도 6a는 측정 설정의 개략도를 보여주고 도 6b는 다공성의 함수로 전자 농도와 이동성을 보여준다(칭량 방법으로 측정).
EC 에칭 공정이 발생한 후 전자 농도에서 약 10배 정도 감소가 있었지만, 다공성화 전의 n++-GaN이 일반적으로 1 × 1020 cm-3 이상 도핑되었음을 감안할 때, 다공성 40%의 다공성 층은 a를 유지했다. 5×1018 cm-3 이상의 캐리어 농도. 측정된 담체 농도는 부피 다공성 보정 전이었다. 전자 이동도(도 6b의 오른쪽 축)는 EC 에칭 공정 후에도 동일하게 유지되었다. 따라서, 홀 측정은 다공성 GaN 층이 EC 에칭 후에도 높은 전도성을 유지함을 보여주었다.
다공성 GaN/GaN 인터페이스를 통한 수직 전기 전송
재료 및 방법:
실시예 2에서 사용한 홀 방법은 수평 수송만을 측정한다. 다른 벌크 GaN 레이어와 통합된 다공성 GaN은 다중 다공성 GaN 레이어 및 다공성 GaN/GaN 인터페이스가 있는 분산 브래그 반사기(DBR) 미러에서와 같이 인터페이스를 형성하므로 DBR 스택에서 직접 수직 전기 전송 특성을 측정하는 것이 중요하다.
도 7a와 같은 구조의 20쌍 다공성 GaN/GaN DBR이 제작되었다. n+-GaN/GaN DBR 스택은 먼저 스트라이프 메사로 건식 에칭된 다음 설명된 방법에 따라 다공성 GaN/GaN DBR로 EC 에칭되었다. Ti/Al/Ni/Au의 50미크론 금속 스택이 메사 상단과 하단 표면(미도시)에 증착되었다.
특성화:
전기 측정은 상단 및 하단 금속 스택 사이의 전압을 스위핑하여 수행되었다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 다공성 GaN/GaN DBR(곡선)의 전류-전압(I-V) 특성을 EC 에칭되지 않은 기준 DBR 샘플(직선)의 특성과 비교한다. 다공성 GaN/GaN DBR은 비선형 I-V를 나타내는 반면 EC 에칭되지 않은 기준 샘플은 정상적인 Ohmic 거동을 가짐을 알 수 있다.
다공성 GaN/GaN 구조의 비선형 다이오드와 같은 I-V 거동을 이해하기 위해 다공성 GaN 자체가 우수한 전도성을 나타내므로 다공성 GaN/GaN 층 사이의 계면에 주의를 기울였다. III-V DBR은 종종 인터페이스에서 등급 밴드갭(또는 구성)을 활용하여 밴드갭 오정렬로 인한 전압 강하를 완화하는 것으로 잘 알려져 있다. 급격한 도핑 프로파일은 또한 대역 오정렬을 유발하고 임피던스의 증가와 다이오드와 같은 I-V 동작을 모두 유발하는 것으로 나타났다.) 및 적당히 도핑된 GaN(ND-GaN ~ 5 × 1018 cm-3)은 무시할 수 있는 것으로 계산된다(< 0.03 V)(Schubert, et al. Appl. Phys. Lett. 71, 921??923(1997)). 따라서 40개의 인터페이스가 있는 20쌍의 DBR에서도 총 전압 강하는 최대 1.2V 이하로 예상되며, 이는 도 7b와 같은 다이오드와 같은 동작을 설명할 수 없다. 따라서 다공성 GaN/GaN 계면의 특성은 도핑 콘트라스트가 있는 기존의 반도체 계면과 다른 것으로 보이다.
실시예4: 다공성 GaN/GaN 인터페이스에서 도핑 기울기
재료 및 방법:
도 8과 같이 단순화된 다공성 GaN 구조에 대한 전기 전송 측정이 수행되었다. 이 구조에서 도핑 농도가 1 × 1020 cm-3인 400 nm 두께의 다공성 GaN 층(EC 에칭 이전)은 농도가 5 × 1018 cm인 100 nm 두께의 적당히 도핑된 GaN 층 2개로 샌드위치되었다. 삼. 이 구조는 단 하나의 다공성 GaN 층과 두 개의 다공성 GaN/GaN 인터페이스가 있는 DBR 구조의 단순화를 나타낸다.
급격한 계면의 경우 외에도 5 × 1018 cm-3에서 1 × 1020 cm-3로 선형적으로 변화하는 도펀트 농도를 갖는 20 nm, 50 nm 및 100 nm 두께의 도핑 기울기도 연구되었다.
특성화:
급격한 50nm 두께의 기울기 또는 기울기 도핑 인터페이스가 있는 다공성 GaN 구조의 단면 SEM 이미지가 도 9a 및 9b에 나와 있다. SEM 이미지에서 그라데이션 또는 구배 도핑이 있는 다공성 층은 모양이 정확히 타원형은 아니지만 낮은 도핑 영역으로 늘어나는 계면에서 다른 기공 형태를 나타냄을 알 수 있다.
메사 구조의 I-V 특성은 도 10에 나와 있다. 급격한 경계면에서 점진적 경계면으로 변경하면 I-V 곡선이 비선형에서 선형으로 변경되었으며 계층화된 레이어 두께가 증가함에 따라 저항 감소의 분명한 경향이 나타났다. 100 nm 등급 샘플은 5 × 1018 cm-3의 등가 도핑 농도와 100 cm2/(V·s)의 이동도에 해당하는 ~0.01 Ohm-cm의 낮은 저항을 보여주었다. 이러한 낮은 저항은 47%의 다공성을 갖는 다공성 GaN에 대한 홀 측정 결과와 일치한다. 수직 전기 전송 실험은 차등 인터페이스가 현재의 핀치-오프 문제를 해결하고 다공성 GaN/GaN 인터페이스를 통해 충분한 전류 경로를 여는 데 도움이 되었음을 확인했다.
실시예 5: 다공성 GaN DBR 미러의 열적 특성
재료 및 방법:
2개의 다공성 GaN DBR 구조가 각각 35개의 교대 n+-GaN(Nd = 4 × 1019 cm-3) 및 UID-GaN(UID = 의도하지 않게 도핑됨) 층으로 구성되어 1.3 및 1.5V에서 에칭되었다.
특성화:
도 11a-11c는 DBR의 개략적인 구조와 1.3 및 1.5V에서 에칭된 GaN/다공성-GaN DBR 미러의 단면 SEM 이미지에서 각각 24% 및 36%의 다공성을 나타낸다. 두 DBR 샘플(도 11c)의 반사율은 50nm 이상의 정지 대역과 함께 460nm의 설계된 중심 파장에서 99.8%를 초과하는 피크 반사율을 보여주었다. 도 11d는 DBR 샘플과 기준 샘플에서 열 평형 상태에서 줄 가열 전력의 함수로서 Ni 마이크로 히터 ΔT의 온도 증가를 보여준다. 1.3 및 1.5 V에서 에칭된 DBR에서 측정된 다공성 GaN 층의 열전도율은 각각 6.96 및 3.29 W/m·K였으며, 결과적으로 다공성 DBR에서 평균 열전도율은 12.3 및 6.0 W/m·K였다. 각기.
실시예 6: 다공성 GaN 열전도율의 실험적 측정
재료 및 방법:
열전도율 측정을 위한 표준 시편을 준비하였으며, 설계된 매개변수에 따라 기공될 두께 500 nm의 n+형 GaN으로 구성하였다. 고농도로 도핑된(ND = 1 ~ 15 × 1019 cm-3) GaN 층 아래에 EC 에칭 프로세스 동안 전체 샘플에 걸친 양극 산화 바이어스의 균일한 분포를 보장하기 위해 두께 1 ㎛의 적당히 도핑된 n-GaN 층(ND = 5 × 1018 cm-3)을 성장시켰다.
성장 후, 샘플 표면은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)을 통해 이산화규소(SiO2) 층으로 덮였으며, 리소그래피 방식으로 10μm 개구부로 분리된 100μm 너비의 줄무늬로 패터닝되었다. 그런 다음 샘플을 Cl 기반 RIE로 건식 에칭하여 비아/트렌치를 생성하고 고농도 도핑된 n+-GaN 층의 측벽을 노출시켰다. EC 에칭은 실온에서 산성 전해질에서 수행되었다. Pt 와이어가 음극으로 사용되는 동안 소스 미터(Keithley 2400)로 샘플에 양의 바이어스를 가했다. EC 에칭 후, 보호 SiO2는 완충 산화물 에칭(BOE)으로 제거되었다.
미세하게 제작된 히터-센서 패턴을 사용하여 열전도율을 측정했다. 도 12a 및 12b에 도시된 바와 같이 차동 온도 기술인 다공성 GaN의 열전도율을 연구하기 위해 80μm 직경의 나선형 Ni 코일이 8개의 샘??(A1-A3, B1-B2 및 C1-C3로 표시)과 샘플 p-GaN을 포함하지 않는 참조 샘플 표면에 패터닝되었다. 반경 40 ㅅm의 나선형 금속 코일은 마이크로 히터와 저항 기반 온도 센서로 사용되었다. 금속 증착 전에 발열체(Ni 코일 패턴)와 다공성 GaN 박막 사이의 전기 절연층으로 PECVD에 의해 50nm SiO2층을 증착하였다. E-Beam 증착과 50nm 두께의 니켈층의 리프트오프 공정을 통해 나선형 코일 패턴을 얻었다. 나선형 코일 마이크로 히터의 양쪽 끝에 있는 두 개의 접촉 패드를 통해 DC 전류를 인가하고 100초의 안정화 시간 후 4선식 측정으로 결과 저항을 감지했다.
특성화:
3개의 세트의 다공성 GaN 샘플이 준비되었다(A1-A3, B1-B2 및 C1-C3으로 표시됨). 샘플의 처음 두 세트는 동일한 도핑 수준(B1-B2 및 C1-C3)을 가졌고 에칭 전압의 증가는 기공 벽 두께가 유사하게 유지되는 동안 다공성의 증가를 초래했다. 이 샘플 세트는 다공성에 대한 열전도율의 의존성을 연구했다. 세 번째 샘플 세트(A1-A3)는 EC 에칭 단계 다이어그램의 낮은 다공성 측면 근처에서 등다공도 곡선을 따르도록 설계되었다(도 4 참조). 감소된 도핑 농도와 증가된 인가 바이어스로, 샘플의 다공성 GaN은 벽 두께가 증가했지만 대략 동일한 다공성을 가졌다.
이러한 모든 다공성 GaN 샘플(A1-A3, B1-B2 및 C1-C3)과 실시예 5의 DBR(1.3V) 및 DBR(1.5V)에 대한 다공성 및 평균 벽 두께의 통계적 결과는 표 2에 요약되어 있다.
표 2. SEM 이미지에서 추출된 다공성 및 벽 두께 데이터
샘플 도핑 농도 (cm-3) 인가된 바이어스 (V) 다공성
(%) (±2)		 벽두께
(nm) (±2)
A1 8E19 1.25 30 5
A2 2E19 2.0 21 14
A3 1E19 3.0 10 31
B1 1E20 1.8 62 6
B2 1E20 2.5 74 6
C1 4E19 1.3 24 10
C2 4E19 1.5 36 8
C3 4E19 2.0 51 7
DBR (1.3V) 4E19 1.3 24 10
DBR (1.5V) 4E19 1.5 36 8
테스트 샘플의 열 저항은 생성된 열 플럭스(마이크로 히터에 의해 제어됨) 및 해당 온도 증가 ΔT(Ni-온도계로 측정)에 대한 지식으로 결정되었다. ΔT는 입력 전력 범위에서 열유속에 따라 거의 선형으로 변경되었다(도 13a-13c). 기준 샘플과 테스트 샘플(Rth1 및 Rth2)에 걸친 열 저항의 차이를 각각 계산하여 서로 다른 다공성 GaN 층(Rth 다공성-GaN)의 열 저항을 표 3에 요약된 대로 추출했다. 제시된 바와 같이, 다공성 및 벽 두께에 따라 다공성 GaN의 열전도율은 1 미만에서 20 W/m·K 이상까지 다양할 수 있다. 이러한 강한 의존성은 다공성 매질의 피처 크기가 GaN 결정의 MFP(포논 평균 자유 경로)와 비슷하거나 작을 때 예상된다.
표 3. 100mW의 입력 전력에서 얻은 측정 및 계산된 열전도도(κ porous-GaN) 데이터
샘플 마이크로 히터 센서에서 측정된 κ 다공성 -GaN
(W/m×K)		 효과적인 매질 모델에서 계산된 κ 다공성-GaN
(W/m×K)
A1 3.37 4.0
A2 9.45 10.1
A3 24 25.2
B1 1.27 1.7
B2 0.83 1.1
C1 7.23 7.9
C2 3.18 4.0
C3 2.24 2.6
DBR (1.3V) 6.96 -
DBR (1.5V) 3.29 -
마이크로히터 방법을 사용하여 측정된 열전도율을 모델을 사용하여 계산된 κeff와 비교하면 실험 데이터와 계산 결과 간에 양호한 일치가 관찰되었으며, 이는 모델에서 추정된 다공성 GaN의 열전도율 값을 뒷받침한다. A1에서 A3으로의 실험적 열전도도 값의 다소 갑작스러운 상향 전이는 기공 사이의 벽 두께 증가의 추가 효과에 기인한 다공성 감소로 관찰되었다.
다공성 GaN의 물리적 매개변수, 특히 다공성 GaN의 벽 두께를 변경하여 열전도율의 큰 조정 가능성이 주목되었다. 다공성의 감소는 증가된 유효 매질의 결과로서 열전도도의 적당한 개선을 이끈다. 기공 벽 두께를 넓히면 기공에서 훨씬 감소된 포논 상호작용으로 인해 열전도도가 향상되었다. 벽 두께가 크고 다공성이 작은 다공성 GaN 층의 경우 열전도율은 20W/m·K 이상에 도달할 수 있으며 이는 빠른 열 소산이 필요한 광자 장치와 같은 응용 분야에 중요하다.
실시예 7: 고반사율 다공성 GaN/GaN DBR 미러
재료 및 방법:
GaN/다공성 GaN으로 이루어진 DBR(Distributed Bragg Reflector) 미러를 준비하였다. 먼저 n+-GaN/GaN 층을 교대로 구성하는 에피택셜 구조를 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)에 의해 성장시켰다. EC 에칭은 측면으로 수행되었고 GaN은 교대 층의 측벽을 노출시키기 위해 비아/트렌치(창을 통해)로 리소그래피 방식으로 패터닝되었다. 비아/트렌치는 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭(ICP-RIE)에 의해 생성되었다. 샘플 표면의 상단은 SiO2로 덮였고 가장자리(도시되지 않음)는 양극 바이어스가 적용될 수 있도록 소스 미터에 연결되었다. EC 에칭은 노출된 측벽으로부터 측벽 표면에 수직인 방향으로 측방 기공이 진행되어 평행한 기공을 형성하는 곳에서 수행되었다.
특성화:
광학 현미경(미도시) 및 주사 전자 현미경(Hitachi SU-70)을 사용하여 GaN/다공성-GaN DBR DBR 미러 구조를 연구했다.
도 14에 도시된 바와 같이, 메조포러스 GaN이 도핑된 n+-GaN 층에서 측면으로 형성되었다. 측면 기공의 속도는 약 5 μm/분이었다. DBR 영역의 면적은 50μm를 쉽게 초과하는데, 이는 VCSEL의 제조를 위해 충분히 크다. 십자형 정렬 마크의 중앙 근처에 있는 다공성 GaN DBR의 단면 주사 전자 현미경(SEM) 이미징(도시되지 않음)을 촬영하고 동일한 구조의 근접 SEM 이미지에서 다공성 GaN의 다공성이 명백히 70 % 및 30 nm의 평균 기공 크기. DBR 미러 구조는 EC(photo-assisted electrochemical) 공정을 포함한 다른 수단으로는 달성할 수 없는 EC 다공성화의 전도도 기반 선택성에 의해 형성되었다.
GaN/다공성 GaN DBR 미러의 반사 스펙트럼은 스폿 크기가 20μm인 상용 은 미러에 대해 보정된 미세 반사 설정으로 측정되었다. 사파이어의 반사율을 측정하여 알려진 값과 비교한 결과 정확도가 0.1% 이내인 것으로 확인되었다. 도 15a에서 볼 수 있는 것처럼 저지대역이 약 520nm에 집중된 GaN/다공성-GaN DBR의 반사율 트레이스(실선)를 보여준다. COMSOL 시뮬레이션 반사율은 시뮬레이션을 위한 입력 파일로 디지털 스캔한 도 14의 단면 SEM 이미지를 기반으로 점선으로 표시된다. 시뮬레이션과 측정된 결과의 차이는 반사율 측정에 사용된 상대적으로 큰 개구수(약 0.34)에서 비롯된 것으로 생각된다. 그럼에도 불구하고, 99.5% 이상의 피크 반사율은 70nm 이상의 저지대역에서 재현 가능하게 획득된다(도시되지 않음). 기록된 피크 반사율은 III족-질화물 에피택셜 DBR 구조에서 지금까지 발견된 가장 높은 것 중 하나이며, 반치폭(FWHM)은 거의 10배 더 넓다.
실시예 8: GaN DBR에서 다공성의 제어 가능성
재료 및 방법:
메조포러스 GaN DBR의 제어 가능성을 입증하기 위해 두 가지 매개변수를 체계적으로 변경했다. 첫째, as-grown 구조가 사용되었지만 1-5V의 양극 바이어스 전압을 적용하여 다공성을 변경했다.
특성화:
다공성을 40%에서 75%로 변경하면 굴절률과 브래그 조건을 변경하여 디튜닝이 발생한다. 저지대역의 피크 파장은 청색 GaN/다공성 GaN DBR의 경우 최대 30nm까지 다양할 수 있다(도 15b). 별도로, 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)에 의해 구조가 동일한 도핑을 갖는 구조를 가지지만 두께가 다른 3개의 구조를 준비했다. 청색(440nm), 녹색(520nm) 및 적색(600nm) 파장 범위의 고반사성(> 99.5%) DBR 미러가 이 프로세스에 따라 준비되었다(도 16).
실시예 9: 그라디언트 도핑 프로파일이 있는 DBR 미러
재료 및 방법:
420 nm에서 목표 파장을 갖는 20쌍 다공성 DBR은 설명된 방법에 따라 제작되었다. DBR 미러는 다공성 GaN과 벌크 GaN 층 사이에 30 nm의 두께로 5 × 1018에서 1 × 1020 cm-3까지 도핑 층을 등급화했다. DBR 구조는 1.5V에서 EC 에칭되었다.
도 7a와 동일한 스트라이프 메사 구성을 사용하여 등급이 지정된 DBR 구조의 전기 전송 특성을 측정했다.
특성화:
DBR의 다공성 GaN 층은 약 47%의 다공성을 가졌고 0.65의 굴절률 대비를 나타내는 체적 평균 이론에 기초하여 1.89의 유효 굴절률을 갖는 것으로 계산되었다. 다공성 DBR의 반사 스펙트럼은 도 17a에 나와 있다.
피크 반사율은 대략 415 nm의 중심 파장과 50 nm 이상의 R > 90%를 갖는 저지대역에서 대략 99.5%였다. 시뮬레이션(도시되지 않음)과 실험 사이의 위치 및 정지 대역폭에서 일반적으로 일치했다.
등급 DBR 미러의 I-V 특성은 도 17b에 나와 있다. 급작스러운 DBR의 비선형 I-V와 비교하여 Graded DBR은 Ohmic과 같은 I-V 거동에서 상당한 개선을 보였다. 등급 DBR의 저항은 에칭되지 않은 DBR의 저항보다 약 3배 높았다. 20쌍 등급 DBR의 평균 저항률(외견상 0.05 Ohm-cm)이 100nm 등급 단일 다공성 GaN 층보다 높았지만, 실제와 같은 광자 장치에 통합될 때 전류 흐름을 지원하기에 충분히 낮았다.

Claims (54)

  1. 내부에 다수의 기공을 포함하는 다공성 III족-질화물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 III족-질화물이 알루미늄 질화물, 갈륨 질화물, 인듐 질화물 및 이들의 합금으로부터 선택되는 다공성 III족-질화물.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 층 형태인 것인 다공성 III족-질화물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 층은 약 10 내지 10,000 nm, 10 내지 1000 nm, 또는 10 내지 500 nm 범위의 두께를 갖는 다공성 III족-질화물.
  5. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 약 5 × 1018 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3의 농도 범위에서 n형 도펀트로 도핑된 다공성 III족-질화물.
  6. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물의 다공성이 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위인 다공성 III족-질화물.
  7. 제3항에 있어서,
    다공성 III족-질화물은 n-형 도펀트로 도핑되고 n-형 도펀트의 농도는 층 내에서 정의된 두께에 걸쳐 구배 함수로 층을 가로질러 변화하는 것인 다공성 III족-질화물.
  8. 제7항에 있어서,
    n형 도펀트 농도가 약 5 × 1018 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3의 범위 내에서 변화하는 다공성 III족-질화물.
  9. 제8항에 있어서,
    다공성이 층 내의 정의된 두께 내에서 n형 도펀트 농도의 함수로서 변화하고 다공성이 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위이고, 선택적으로 층 내에서 정의된 두께를 벗어나는 다공성이 없는 다공성 III족-질화물.
  10. 제9항에 있어서,
    복수의 기공이 기둥형 기공인 다공성 III족-질화물.
  11. 제10항에 있어서,
    기둥형 기공이 수직으로 정렬된 다공성 III족-질화물.
  12. 제10항에 있어서,
    기둥형 기공이 측방향으로 정렬된 다공성 III족-질화물.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    수직 또는 측면으로 정렬된 기공의 평균 길이가 약 5 내지 1000 nm, 5 내지 900 nm, 10 내지 800 nm, 10 내지 700 nm, 10 내지 600 nm, 10 내지 500 nm, 10 내지 400 nm, 10 내지 300 nm, 10 내지 200 nm, 10 내지 100 nm, 또는 10 내지 50 nm인 다공성 III족-질화물.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    수직 또는 측면으로 정렬된 기공의 평균 길이가 적어도 약 100 nm, 90 nm, 80 nm, 70 nm, 60 nm, 50 nm, 40 nm, 30 nm, 20 nm 또는 10 nm인 다공성 III족-질화물.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 미세 다공성, 메조 다공성 또는 거대 다공성인 다공성 III족-질화물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 기공이 원형, 반원형, 타원형 또는 이들의 조합인 형상을 갖는 다공성 III족-질화물.
  17. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    기공이 약 5 내지 100 nm, 5 내지 75 nm, 5 내지 50 nm, 또는 5 내지 25 nm의 평균 직경 크기를 갖는 것인 다공성 III족-질화물.
  18. 제6항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 약 1 내지 2.6 또는 1.1 내지 2.5 범위의 굴절률을 갖는 다공성 III족-질화물.
  19. 제6항에 있어서,
    다공성 III족-질화물은 약 2.2의 굴절률을 갖고 다공성은 약 20% 또는 약 1.9이고, 다공성은 약 40% 또는 약 1.6이고, 다공도는 약 60%, 또는 약 1.3이고 다공도는 약 80%인 다공성 III족-질화물.
  20. 제6항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 또는 60%의 다공성을 갖고 담체(전자) 농도가 적어도 약 5×1018 cm-3이고, 전기 이동도가 적어도 약 50, 60, 70, 80, 90, 또는 95 cm2/V·s인 다공성 III족-질화물.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 약 1 내지 25, 2 내지 20, 2 내지 15, 또는 2 내지 10 W/ m·K 사이의 열 전도성을 가지는 다공성 III족-질화물.
  22. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물이 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 이상의 열 전도율을 갖는 것인 다공성 III족-질화물. 11, 12, 13, 14 또는 15 W/m·K 사이의 열전도성을 가지는 다공성 III족-질화물.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 다공성 III족-질화물을 층으로서 포함하고 선택적으로 n-형 도핑된 벌크 비다공성 III족-질화물의 적어도 하나의 층을 추가로 포함하고, 상기 다공성 III족-질화물 층은 벌크 비다공성 III족-질화물의 적어도 하나의 층과 계면을 형성하는 다층 구조.
  24. 제23항에 있어서,
    다공성 III족-질화물 및 벌크 비-다공성 III족-질화물은 알루미늄 질화물, 갈륨 질화물, 인듐 질화물 및 이들의 합금으로 독립적으로 형성되는 다층 구조.
  25. 제23항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물 및 벌크 비-다공성 III족-질화물이 n형 도펀트로 도핑되는 다층 구조.
  26. 제23항에 있어서,
    다공성 III족-질화물 및 벌크 비-다공성 III족-질화물의 계면층에 도핑 구배가 존재하는 다층 구조.
  27. 제26항에 있어서,
    도핑 구배는 선택적으로 선형 방식으로 5 × 1018 cm-3에서 1 × 1020 cm-3로 변화하는 n형 도펀트 농도를 가지는, 약 5 내지 100 nm, 5 내지 75 nm, 5 내지 50 nm, 또는 5 내지 25 nm의 두께에 걸쳐 변화하는 n형 도펀트의 농도를 갖는 것인 다층 구조.
  28. 제26항에 있어서,
    다공도가 도핑 구배 농도의 함수로서 변화하고 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위이고, 선택적으로 도핑 구배 외부에 다공도가 없는 것인 다층 구조.
  29. 제26항에 있어서,
    도핑 구배 내의 다공성이 적어도 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 또는 90%인 다층 구조.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    벌크 비다공성 III족-질화물의 두께가 약 10 내지 10,000 nm, 10 내지 1000 nm, 10 내지 500 nm 범위인 다층 구조.
  31. 제26항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    다공성 III족-질화물 및 벌크 비-다공성 III족-질화물은 상이한 굴절률을 갖고 굴절률 콘트라스트를 갖는 다층 구조.
  32. 제31항에 있어서,
    굴절률 콘트라스트(Δn)가 0.4 이상 또는 0.5 이상인 다층 구조.
  33. 제1항 내지 제22항의 다공성 III족-질화물 또는 제23항 내지 제32항의 다층 구조물의 제조 방법으로서,
    (a) III족-질화물의 하나 이상의 층을 제공하거나 증착하는 단계; 상기 III족-질화물의 층들 중 적어도 하나는 n-형 도펀트로 도핑되고; 및
    (b) 전해질의 존재 및 인가된 바이어스 전압 하에 n형 도펀트로 도핑된 III족-질화물의 적어도 하나의 층을 전기화학적으로(EC) 에칭하여 내부에 복수의 기공을 형성하는 단계;를 포함하는 제조방법.
  34. 제33항에 있어서,
    III족-질화물이 알루미늄 질화물, 갈륨 질화물, 인듐 질화물 및 이들의 합금으로부터 선택되는 제조방법.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서,
    III족-질화물의 하나 이상의 층은 금속 유기 화학 기상 증착(MOCVD)에 의해 에피택셜 또는 호모에피택셜 성장되는 제조방법.
  36. 제33항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    III족-질화물의 하나 이상의 층이 기판 상에서 성장되는 제조방법.
  37. 제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    III족-질화물의 하나 이상의 층이 각각 독립적으로 약 10 내지 10,000 nm, 10 내지 1000 nm, 10 내지 500 nm 범위의 두께를 갖는 것인 제조방법.
  38. 제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    III족-질화물의 하나 이상의 층은 도핑되거나 도핑되지 않은 III족-질화물 층 둘 다를 포함하는 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    III족-질화물의 하나 이상의 층은 도핑된 III족-질화물 층과 도핑되지 않은 III족-질화물 층 사이에서 교번하는 방법.
  40. 제33항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    n형 도펀트가 Ge 도펀트, Si 도펀트, 또는 이들의 조합인 방법.
  41. 제33항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    III족-질화물의 하나 이상의 층의 도핑 농도는 각각 독립적으로 약 0.5 × 1020 cm-3 내지 10 × 1020 cm-3 범위이고; 및/또는 약 1 × 1019 cm-3 내지 1 × 1020 cm-3 미만의 범위 또는 약 0.5 × 1019 cm-3 내지 10 × 1019 cm-3 범위에서; 및/또는 약 0.5 × 1018 cm-3내지 10 × 1018 cm-3의 범위인 방법.
  42. 제38항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상이한 인터페이싱 도핑 및 도핑되지 않은 III족-질화물 층 사이에 도핑 구배가 존재하는 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    n형 도펀트의 도핑 구배 농도는 5 × 1018 cm-3에서 1 × 1020 cm-3로 선형적으로 변화하는 n-형 도펀트 농도를 가진, 약 5 내지 100 nm, 5 내지 75 nm, 5 내지 50 nm, 또는 5 내지 25 nm의 두께에 걸쳐 변화하는 방법.
  44. 제33항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (b) 이후에 각각 독립적으로 형성된 하나 이상의 다공성 III족-질화물 층이 약 10% 내지 90% 또는 20% 내지 80% 범위의 다공도를 포함하는 것인 방법.
  45. 제33항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    전해질이 플루오르화수소산, 질산, 또는 유기산으로부터 선택되는 것인 방법.
  46. 제33항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    인가된 바이어스 전압은 적어도 약 5분, 10분, 15분, 20분, 25분, 30분, 35분, 40분, 45분, 50분, 55분 또는 60분 동안 인가되는 약 0.1 내지 10V, 1.0 내지 5V, 또는 1.0 내지 2.5V의 범위에 있는 것인 방법.
  47. 제33항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    EC 에칭은 수직 에칭 방향 또는 측면 에칭 방향이고, 단계 (b) 동안 수직 또는 측면 에칭 방향 속도는 약 1 μm/분, 2 μm/분, 3μm/분, 4μm/분, 5μm/분, 6μm/분, 7μm/분, 8μm/분, 9μm/분 또는 10μm/분 인 것인 방법.
  48. 제33항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 기공이 기둥형 기공인 방법.
  49. 제48항에 있어서, 기둥형 기공이 수직으로 정렬되거나 측면으로 정렬되는 방법.
  50. 제33항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    단계 (b) 이후에 복수의 기공을 포함하는 III족-질화물의 하나 이상의 층이 약 1 내지 2.6 또는 1.1 내지 2.5 범위의 굴절률을 갖는 것인 방법.
  51. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 다공성 III족-질화물 또는 제23항 내지 제32항 중 어느 한 항의 다층 구조를 포함하는 소자.
  52. 제51항에 있어서, 상기 장치는 발광 다이오드, 전계 효과 트랜지스터, 레이저 다이오드, 바이오 플랫폼 장치, 및 물 분할 장치로부터 선택되는 장치.
  53. 제51항에 있어서, 상기 장치는 분산 브래그 반사경인 장치.
  54. 제53항에 있어서, 상기 분산 브래그 반사경은 수직 공동 면 발광 레이저의 일부를 형성하는 것인 장치.
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CN102782818B (zh) * 2010-01-27 2016-04-27 耶鲁大学 用于GaN装置的基于导电性的选择性蚀刻和其应用
CN107710381B (zh) * 2015-05-19 2022-01-18 耶鲁大学 涉及具有晶格匹配的覆层的高限制因子的iii族氮化物边发射激光二极管的方法和器件
CN115349099A (zh) * 2020-01-23 2022-11-15 耶鲁大学 Iii族氮化物中的孔隙率的控制和定位及其使用和制造方法

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