Microstructures of GaN Thin Films Grown on Graphene Layers

Hyobin Yoo, Kunook Chung, Yong Seok Choi, Chan Soon Kang, Kyu Hwan Oh, Miyoung Kim and Cyu-Chul Yi \"Microstructures of GaN Thin Films Grown on Graphene Layers\", Advanced Materials, 24(4), 515-518 (2012.01.24)
참여연구원: 이규철 교수님, 유효빈, 정건욱

Graphene 위에 만든 GaN 박막은 그것을 기반으로 광전자 소자를 제작하여 원하는 기판에 붙여 사용할 수 있다는 점에서 각광을 받고 있지만 구조 분석이 이루어지지 않아 더 넓은 응용 가능성에 대해 가늠하기 어려운 점이 있었다. 이에 대하여 본 연구는 투과 전자 현미경을 이용하여, graphene 위에 만든 GaN 박막의 구조를 분석하고, 이 박막을 만들기 위해 사용된 LT-GaN 버퍼층과 ZnO nanowalls의 역할에 대해 알아보았다. 분석 결과, GaN 박막에 존재하는 결정결함들이나 결정성을 기존의 sapphire기판이나 Si 기판 위에 만든 GaN 박막과 비교할 수 있었고, 이를 더 개선 할 수 있는 여지를 발견하여 graphene 위에 만든 GaN 박막을 기반으로 한 다양한 광전자 및 전자 소자로의 응용 가능성이 높다는 것 또한 알 수 있었다.

영문 초록
We report the microstructural properties of epitaxial gallium nitride (GaN) thin films grown on graphene layers, with the aid of both zinc oxide (ZnO) nanowalls and a GaN buffer layer, using metal organic chemical vapor deposition. Transmission electron microscopy (TEM) was used to investigate the microstructural properties of GaN films grown on graphene layers, including crystal orientation, low-angle grain boundaries, and density and type of threading dislocations. Furthermore, TEM analysis revealed structural properties of the intermediate layers of ZnO nanowalls and a GaN buffer layer, which were used to obtain high-quality GaN thin films. The role of the intermediate layers in the heteroepitaxial growth of GaN on graphene layers is also discussed.