臺灣博碩士論文加值系統

指導教授推薦書...................................................................... ..
口試委員審定書..........................................................................
誌謝.................iii
中文摘要...........iv
英文摘要.........v
目錄................vi
圖目錄............viii
表目錄..............xii
第一章 導論.....1
1.1 前言..1
1.2 研究動機.............................................2
第二章 理 論 基 礎 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1 III-V 氮化物晶體結構與材料特性............................................3
2.2 LED 發光原理..........................................................................4
2.3 晶 體 缺 陷 內 部 極 化 及 量 子 侷 限 史 塔 克 效 應 ( Q C S E ) . . . . . . . 7
2.4 Efficiency Droop.......................................................14
2.5 降低極化效應之元件設計.....................................................21
第三章 實驗與實驗儀器架構.......................................................30
3.1 樣品結構.................................................................30
3.2 實驗儀器架構..................................................................3 3
第四章 實驗結果與分析.........................................................41
4.1 實驗樣品介紹....................................................................41
4.2 光激發光量測結果分析..........................................................41
4.3 電激發光量測結果分析....................................................58
4.4 X-ray diffraction(XRD)量測結果分析...........................................59
第五章 結論...63
參考文獻........ 64

圖目錄
[圖 2-1] III-V 族氮化物能隙與晶格常數對應圖......................................4
[圖 2-2] 順向偏壓下同質接面示意圖......................................................5
[圖 2-3] 順向偏壓下雙異質接面示意圖..................................................6
[圖 2-4] 隨著量子井寬度降低，能量呈現不連續分布............................7
[圖 2-5] 異質接面多層量子井結構圖......................................................7
[圖 2-6] (a)晶格匹配(b)壓縮形變(c)舒張形變示意圖............................8
[圖 2-7] 以鎵原子為終結面與氮原子終結面極化示意圖……............10
[圖 2-8] AlGaN/GaN 磊晶成長示意圖 (a)應變前(b)應變後................11
[圖 2-9] AlGaN/GaN 異質結構中極化效應方向..................................12
[圖 2-10] AlGaN/GaN 受到不同應力的極化電荷。...............................12
[圖 2-11] 量子井能帶結構圖.............................................................13
[圖 2-12] 能帶填滿效應示意圖..............................................................14
[圖 2-13] 非連續性週期圖示.......................................................16
[圖 2-14] 不同 pulse width 下的效率衰減示意圖..................................16
[圖 2-15] 內部量子效率示意圖..............................................................18
[圖 2-16] 歐傑係數對應能隙圖..............................................................18
[圖 2-17] 載子被侷限在量子井內..........................................................19
[圖 2-18] 載子溢流出量子井..........................................................2 0
[圖 2-19] 載子不對稱分佈示意圖.............................................................21
[圖 2-20] 加入電子阻擋層後的載子分佈圖............................................21
[圖 2-21] Cubic-InGaN/GaN 與 wurtzite-InGaN/GaN 量子井結構在不同量子井寬
度下之 d E E / d P … … … … … . ..........2 3
[圖 2-22] （a）c-plane GaN（0001）成長在 SiC（0001）上與（b）m-planeGaN
（11 0 0）成長在γ - L i A l O 2（100）上之示意圖 . . . . . . . . . . . . . . 2 4
[圖 2-23] III-nitride 之 wurtzite 晶體結構與 c-axis 示意圖...............................25
[圖 2-24] 三角形與傳統方形 InGaN 量子井能帶結構示意圖...........................26
[圖 2-25] （a）三角形與（b）傳統方形 InGaN 量子井之 I-V 特性圖............27
[圖 2-26] （a）三角形與（b）傳統方形 InGaN 量子井之 L-I 特性圖............27
[圖 2-27] （a）傳統量子井，（b）staggered 量子井 LED 之能帶圖.............28
[圖 2-28] 傳統量子井與 staggered 量子井 LED 在室溫下之陰極發光頻譜
圖……………………………………………………………………………….……29
[圖 3-1] LED 樣品一結構圖……………………......................................31
[圖 3-2] LED 樣品二結構圖……………….…………….........................32
[圖 3-3] LED 樣品三結構圖………………….……….……....................32
[圖 3-4] (a)光源入射至材料(b)電子由價電帶躍遷至導電帶(c)輻射複合發光 …………………………………………… 3 4
[圖 3-5] PL 架構示意圖........................................................36
[圖 3-6] XRD 搖擺曲線範例圖………….............................................38
[圖 3-7] 電激發光儀器架設示意圖......................................................39
[圖 4-1] 磊晶結構圖...............................................................41
[圖 4-2] u-InGaN 變溫 PL 光譜圖........................................................43
[圖 4-3] u-InGaN 變溫 PL 強度的變化……….…..……………………43
[圖 4-4] u-InGaN 變溫 PL Eg 與 FWHM 的變化……….………..….44
[圖 4-5] u-InGaN 20 K 變 Power PL 光譜圖…………………………45
[圖 4-6] u-InGaN 20 K 變 Power PL Eg 與 FWHM 的變化…………45
[圖 4-7] u-InGaN 300 K 變 Power PL 光譜圖…..…….……………46
[圖 4-8] u-InGaN 300 K 變 Power PL Eg 與 FWHM 的變化..……..46
[圖 4-9] n-InGaN 變溫 PL 光譜圖………..….…………………….…48
[圖 4-10] n-InGaN 變溫 PL 強度的變化………….……..………….…49
[圖 4-11] n-InGaN 變溫 PL Eg 與 FWHM 的變化……………………49
[圖 4-12] n-InGaN 20 K 變 Power PL 光譜圖………………………..50
[圖 4-13] n-InGaN 20 K 變 Power PL Eg 與 FWHM 的變化………50
[圖 4-14] n-InGaN 300 K 變 Power PL 光譜圖……………..……….51
[圖 4-15] n-InGaN 300 K 變 Power PL Eg 與 FWHM 的變化……52
[圖 4-16] p-InGaN 變溫 PL 光譜圖……..…….….…….……………53
[圖 4-17] p-InGaN 變溫 PL 強度的變化…………………….………53
[圖 4-18] p-InGaN 變溫 PL Eg 與 FWHM 的變化…………………..54
[圖 4-19] p-InGaN 20 K 變 Power PL 光譜圖……….………....…….55
[圖 4-20] p-InGaN 20 K 變 Power PL Eg 與 FWHM 的變化…….……55
[圖 4-21] p-InGaN 300 K 變 Power PL 光譜圖……………..…………56
[圖 4-22] p-InGaN 300 K 變 Power PL Eg 與 FWHM 的變化..….….56
[圖 4-23] 300 K PL 光譜圖………..…...………………………….………57
[圖 4-24] 20mA 電激發光光譜圖…………………………………….………59
[圖 4-25] (002)OmegaScan XRD 圖……….……………….………………60
[圖 4-26] (102)OmegaScan XRD 圖……..…..…………………..…………61
[圖 4-27] OmegaScan-2Teha XRD 圖……………….………………………62

表目錄
表 2-1 III 族氮化物的極化參數............................................................9
表 4-1 衰減片對應的雷射功率………………………………………………42
表 4-2 20 K 變 Power 半高波寬………………………………….……57
表 4-3 300 K PL 半高波寬………………………………………………58
表 4-4 300 K PL Intensity……………………………….……………...58
表 4-5 20 mA 電激發光(EL)量測數據……….……………………..59
表 4 - 6 ( 0 0 2 )Ome g a S c a n XR D 量測數據………….………………6 1
表 4 - 7 ( 1 0 2 )O m e g a S c a n X R D 量測數據…….…………………. . 6 1
表 4 - 8 多重量子井厚 度與組成 ………………… ………………… . 6 2

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Y. K. Kuo , T. H. Wang, and J.Y. Chang” Blue InGaN Light-Emitting Diode With Multiple GaN-InGaN Barriers”, Ieee Journal Of Quantum Electronics, 48, No. 7, 2012
G.F. Yang, K.X. Dong, H.X. Zhu, Y. Guo , D.W. Yan , F.X. Wang , G.H. Li , S.M. Gao ,” Theoretical study of N-face InGaN light-emitting diodes with GaN–InGaN–GaN barrier near p-side and n-side”, Superlattices and Microstructures, 65, 2014.