질화갈륨(Gallium nitride, GaN)은 다양한 잠재적 응용 분야를 가진 차세대 반도체 재료로서 상당한 관심을 받아왔다. 트리메틸 갈륨(trimethyl gallium, TMG)과 NH3를 사용하여 유기금속 화학 기상 증착(metalorganic chemical vapor deposition, MOCVD)으로 GaN을 성장시키는 과정에서, 부가(adduct) 형성 또는 열분해와 같은 기상 반응을 통해 이합체(dimeric) 전구체가 생성된다. 본 연구에서는 TMG, [(CH3)2Ga(NH2)]2, [(CH3)GaNH]2를 포함하는 단량체 및 이합체 Ga 분자의 GaN 표면 흡착 반응을 밀도범함수이론(density functional theory) 계산을 통해 조사하였다. 그 결과, 통상적인 GaN MOCVD 공정 조건에서 다양한 이합체 전구체 중 [(CH3)2Ga(NH2)]2가 가장 지배적인 형태임을 확인하였다. 또한 [(CH3)2Ga(NH2)]2의 열분해를 통해 생성되는 이합체 [(CH3)GaNH]2 전구체는 GaN 표면에서 더 높은 반응성을 가질 것으로 나타났다. 본 연구는 GaN MOCVD 공정의 최적화에 기여할 수 있는 핵심적인 통찰을 제공하며, 궁극적으로 GaN 기반 고성능 반도체의 발전으로 이어질 수 있다.

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