연마된 고원 패턴의 사파이어 기판 (PP-PSS)은 펄스드 모드 금속-유기 화학 증기 증착법을 이용하여 마이크로 로드 형태의 질화 갈륨 (GaN)을 에피 성장시키기 위해 개발되었습니다. PP-PSS 의 고원 영역 직경은 연마 시간을 변경하여 600-1600 nm 범위에서 쉽게 조정할 수 있으며, GaN 가 PP-PSS 위에서 확실하게 선택적 성장이 가능한 장점을 가지고 있으며, 대면적으로 패터닝이 가능한 장점을 가지고 있다. PP-PSS 에서 GaN 마이크로 로드를 본격적으로 성장시키기 전에 GaN 선택적 성장 메커니즘을 확인하기 위한 실험적 설계를 설계했습니다. 이 연구는 동일한 증착 조건에서 알루미늄 질화물 완충층이 증착 되는 연마된 고원 패턴 사파이어 기판에서 질화 갈륨 선택적 면적 성장 메커니즘에 관한 실험적 증거를 제공합니다. GaN 의 SAG 는 사용된 성장 주기의 수에 관계없이 PP-PSS 의 고원 영역에서만 관찰되었습니다. 고원 영역의 AlN 완충층과 마스크 역할을 하는 실리콘 산화물층 위의 AlN 완충층의 차이를 파악하기 위해 베어 c-플레인 기판에 증착된 간접 샘플을 준비했습니다. 고원 영역의 AlN 완충층은 실리콘 산화층의 AlN 완충층 대비, 표면 에너지가 더 높았으며 결정 방향은 AlN [001]으로 표시되었습니다. 대조적으로, 고원 영역을 제외한 영역은 결정성을 나타내지 않았고 표면 에너지가 낮았습니다. 투과전자현미경(TEM)과 전자 후방 산란 회절(EBSD)을 이용한 PP-PSS의 직접 분석 결과는 간접표본 결과와 유사합니다. 우리는 동일한 증착 조건으로 증착된 PP-PSS 에서의 GaN 선택적 성장은 증착 되는 위치의 결정성, 결정 방향 및 표면 에너지와 관련이 있다는 것을 알아냈습니다. 우리는 PP-PSS 에서 GaN 선택적 영역 성장 메커니즘에 대한 연구에서 배운 것으로 GaN 마이크로 로드 분석을 수행했습니다. PP-PSS 의 GaN 마이크로 로드 성장 메커니즘은 성장한 GaN 마이크로 로드의 형태를 사용하여 설명되었습니다. 투과전자현미경을 통해 단결정 GaN 마이크로 로드의 GaN (0002)의 d-spacing 은 0.263 nm 임을 나타내었고, 측정된 (0001) 및 (1010) 평면의 격자 상수 비율은 0.535 로 완전히 이완된 GaN 의 이론적 값인 0.532 와 유사하다는 것이 밝혀졌습니다. 라만 분광법을 통해 GaN 마이크로로드 E₂ (high) 모드는 566.70 cm-1로 측정되었고, 이는 변형이 없는 기준에 비해 단지 0.50 μcm-1만 이동했습니다. 이러한 결과는 스트레스가 없는 GaN 마이크로 로드 에피택셜 성장이 PP-PSS 에서 가능하다는 것을 시사합니다.