研究生: |
張凱焜 Chang, Kai-Kuen |
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論文名稱: |
Ⅲ族氮化物半導體在Si(110)基板上之成長及其物性研究 Research of Ⅲ-Nitrides on Si(110) substrates:Epitaxial Growth and Fundamental Properties |
指導教授: |
果尚志
Gwo, S. |
口試委員: | |
學位類別: |
碩士 Master |
系所名稱: |
理學院 - 物理學系 Department of Physics |
論文出版年: | 2009 |
畢業學年度: | 97 |
語文別: | 中文 |
論文頁數: | 74 |
中文關鍵詞: | Ⅲ族氮化物 、X光繞射儀 |
外文關鍵詞: | Si(110), Ⅲ-Nitrides, XRD |
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本篇論文旨在利用分子束磊晶法在Si(110)基板上成長Ⅲ族氮化物,舉凡氮化鋁、氮化鎵和氮化銦等,並用反射式高能電子繞射儀(Reflection High Energy Electron Diffraction,RHEED)即時監控薄膜品質,並用掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)分析表面形貌,並藉由X光繞射儀(X-ray Diffraction,XRD)分析其晶格結構,再利用拉曼光譜儀(Raman scattering)研究晶格振動態模式,和光致螢光光譜(Photoluminescence,PL)量測其發光特性,透過這些分析,徹底了解和比較在Si(110)基板上成長的Ⅲ族氮化物有何特別的特性。
在結構分析上,在Si(110)上成長的Ⅲ族氮化物為- C軸的烏采結構(wurtzite structure),其晶格品質佳。我在此論文中分析氮化鋁緩衝層的重要性,而由於Si(110)的自然劈裂面為Si(1-11)極易劈裂,其對應至Ⅲ族氮化物的劈裂方向為(10-10)(m-plane)。在高解析X光繞射分析得知表面有非等向性應力分佈。在拉曼分析中得知其為近乎無應力的烏采結構,並與在Si(111)上成長的樣品一致。
在光致螢光光譜的分析中發現成長氮化鎵的發光波段在3.41 eV,且有較小的半高寬;並決定氮化銦薄膜的發光波段在0.67 eV,我進而對此樣品作改變入射光強度和改變收光極化方向的光譜量測,也得到不受應力產生的壓電場極化(piezoelectric polarization)影響的光學特性。在電性分析上,我利用霍爾量測決定其電子遷移率和載子濃度,並和在Si(111)上成長的Ⅲ族氮化物比較。
藉由上述的分析,我們可以全盤了解在Si(110)上成長Ⅲ族氮化物的特性,也由於Si(110)的易劈裂性等優勢,提供一個全盤的基礎分析讓在矽基板上成長Ⅲ族氮化物的研究更具有多元且便利性。
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