跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.236.50.201) 您好!臺灣時間:2021/08/05 20:52
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:黃金鍾
研究生(外文):Jing-Chung Huang
論文名稱:氮離子佈植於氮化鎵之特性研究
指導教授:李清庭
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:光電科學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2000
畢業學年度:88
語文別:中文
論文頁數:85
中文關鍵詞:氮化鎵離子佈植深層能階暫態光譜
外文關鍵詞:GaNimplantationDLTS
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:1007
  • 評分評分:
  • 下載下載:44
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本文的實驗是研究氮離子佈植於n型氮化鎵的特性研究,以不同的佈植濃度1e11、1e12、1e13、1e14、1e15cm-2之疊加,造成5e16、5e17、5e19cm-3之佈植濃度,佈植在濃度為3.3e16cm-3、1.4e17cm-3、2.8e18cm-3之n型氮化鎵試片上﹔藉以了解氮離子佈植後的氮化鎵試片特性。利用光激發螢光光譜(photoluminescence)的量測顯示,氮離子之佈植不會增進氮化鎵之發光機制﹔由拉曼(Raman) 量測顯示,在離子佈植濃度超過5x1017cm-3時,佈植之表面才會對於拉曼光譜產生影響,藉由A1(LO)模之變化發現,氮離子佈植後在熱處理之後會填補與A1(LO)相關之缺陷。
在電性方面,由蕭特基二極體之內阻計算可得在離子佈植之後電阻明顯的隨佈植濃度上升而上升,在5e19cm-3之佈植量可造成1e10之高電阻,而且在750oC有熱穩定性。由電容-電壓(C-V)量測結果顯示,在低濃度氮離子佈植至低濃度之試片上可以在表面增加電子的濃度,經由DLTS之量測結果,發現是產生高濃度氮的空缺(VN)所導致。而在高濃度之佈植,不同濃度試片會在750oC 30分鐘的加熱後在拉曼光譜中360cm-1位置會有一種新振動模式產生,經由DLTS之分析結果我們認為是與氮化鎵結構相關之缺陷,其能階位置在導電帶以下0.465eV,缺陷截面積3.5e-17cm2。
中文摘要…………………………………………………………………1
目錄………………………………………………………………………2
圖目錄……………………………………………………………………5
表目錄……………………………………………………………………7
第一章 緒論…………………………………………………………….8
1.1背景及研究動機………………………………………………….8
1.2 實驗目的……………………………………………………….9
第二章 量測系統與原理簡介…………………………………………10
2-1離子佈植簡述………………………………………………… 10
2-2量測系統與原理概述…………………………………………..11
2-2-1 光激光量測(PL)…………………………………………. 11
2-2-1-1光激發螢光法 (PL)……………………………..…….11
2-2-1-2 光激光量測原理…………………………………….…11
2-2-1-3光子在能帶間之躍遷型式………………………..……12
2-2-1-4能隙隨溫度及摻雜濃度影響之變化………………..…13
2-3 XRD量測…………………………………………………….14
2-3-1 XRD量測…………………………………………….…….15
2-4 拉曼光譜量測………………………………………………16
2-4-1拉曼光譜量測…………………………..………………..16
2-4-2拉曼光譜原理………………………………….…….…..16
2-4-3聲子振動模式……………………………………..………17
2-5 電容-電壓量測………………………………………..…..17
2-6 深層能階暫態能譜…………………………………….…..18
2-6-1 DLTS緒論………………………………………..….……18
2-6-2 DLTS原理……………………………………….…..…..19
2-6-3 缺陷活化能、缺陷濃度及載子截面積的測定……...….22
第三章 實驗方法及量測步驟…………………………………………24
3-1實驗準備……………………………………………..…..…24
3-2實驗步驟……………………………………………...…….24
3-3氮化鎵蕭特基二極體製作………………………..….…….26
第四章 結果與討論……………………………………………………29
4-1 電阻係數之討論……………………………………..…....29
4-2 電容電壓量測分析…………………………….…..….….30
4-3 XRD量測分析………………………………………..….…31
4-4 拉曼量測分析…………………………….……….……….33
4-4-1拉曼光譜…………………………………………….…….33
4-4-2拉曼光譜與離子佈植……………………….………..….33
4-4-3拉曼光譜與A1(LO)模……………………….……….….34
4-4-4高濃度離子佈植與拉曼光譜……………………………..37
4-5 光激光(PL)量測分析……………………………….….….38
4-6 DLTS量測分析………………………………………………40
4-6-1 缺陷能階之分析……………………………….………..40
4-6-2 高濃度佈植之缺陷分析……………………….………..44
第五章 結論……………………………………………………………48
參考文獻……………………………………………………………….51
附圖
圖2.1 典型DLTS裝置圖……………………………………………….55
圖2.2 外加電壓脈衝及電容暫態變化與時間關係之示意圖……….55
圖2.3 在脈衝偏壓下多數載子缺陷捕捉及發射電子變化之情形….56
圖2.4 速率窗之內所觀察到之電容暫態變化圖…………………….56
圖3.1 模擬均勻離子佈植層圖……………………………………….57
圖3.2 schottky二極體之製作流程………………………………….58
圖3.3 schottky二極體之製作流程………………………………….59
圖3.4 schottky二極體元件上視圖………………………………….60
圖4.1 不同氮離子佈植於不同濃度氮化鎵試片之電阻係數圖…….61
圖4.2 不同氮離子濃度佈植於不同濃度氮化鎵試片熱處理
750oC 30分鐘之電阻係數圖…………………….………...61
圖4.3 5x1016cm-3之氮離子佈植於3.3x1016cm-3之C-V總圖……….62
圖4.4 5x1017cm-3之氮離子佈植於3.3x1016cm-3之C-V總圖…………63
圖4.5 5x1019cm-3之氮離子佈植於3.3x1016cm-3之C-V總圖…………64
圖4.6 5x1016cm-3之氮離子佈植於1.4x1017cm-3之C-V總圖…………65
圖4.7 5x1017cm-3之氮離子佈植於1.4x1017cm-3之C-V總圖…………66
圖4.8 5x1019cm-3之氮離子佈植於1.4x1017cm-3之C-V總圖…………67
圖4.9(a) 氮離子佈植於氮化鎵之X-ray normal scan………………68
圖4.9(b) 不同濃度之氮離子佈植於氮化鎵X-ray normal scan……68
圖4.10(a)不同濃度氮離子佈植3.3x1016cm-3氮化鎵試片
之拉曼光譜………………………………………………………….69
圖4.10(b)不同濃度氮離子佈植1.4x1017cm-3氮化鎵試片
之拉曼光譜………………………………………………………….69
圖4.10(c)不同濃度氮離子佈植2.8x1018cm-3氮化鎵試片
之拉曼光譜………………………………………………………….70
圖4.11 不同濃度氮化鎵試片之拉曼光譜圖…………………………70
圖4.12 氮離子佈植1.4x1017cm-3之氮化鎵試片之A1(LO)模總圖….71
圖4.13 氮離子佈植3.3x1016cm-3之氮化鎵試片之A1(LO)模總圖….72
圖4.14 氮離子佈植2.8x1018cm-3之氮化鎵試片之A1(LO)模總圖….73
圖4.15 高濃度佈植於不同濃度試片750oC 30分鐘之拉曼光譜圖…74
圖4.16 室溫下3.3x1016cm-3氮化鎵試片之PL光譜總圖…………..74
圖4.17 室溫下1.4x1017cm-3氮化鎵試片之PL光譜總圖…………….75
圖4.18 室溫下2.8x1018cm-3氮化鎵試片之PL光譜總圖…………….75
圖4.19 低溫下5x1016cm-3之氮離子佈植,在750oC 30分鐘
熱處理後之PL光譜圖……..……………………………..76
圖4.20 undoped 氮化鎵試片之DLTS訊號圖………………………..77
圖4.21 1.4x1017cm-3 氮化鎵試片之DLTS訊號圖…………………….77
圖4.22 5x1016cm-3佈植於3.3x1016cm-3氮化鎵試片之DLTS訊號圖…78
圖4.23 5x1017cm-3佈植於1.4x1017cm-3氮化鎵試片之DLTS訊號圖…78
圖4.24 5x1016cm-3佈植於3.3x1016cm-3氮化鎵試片,
熱處理750oC 30分鐘之DLTS訊號圖……………………….79
圖4.25 5x1017cm-3佈植於1.4x1017cm-3氮化鎵試片,
熱處理750oC 30分鐘之DLTS訊號圖……..……………….79
圖4.26 高濃度氮離子佈植於undoped氮化鎵試片,
熱處理750oC 30分鐘之DLTS訊號圖……………………….80
圖4.27高濃度氮離子佈植於1.4x1017cm-3氮化鎵試片,
熱處理750oC 30分鐘之DLTS訊號圖……………………….80
圖4.28高濃度氮離子佈植於2.8x1018cm-3氮化鎵試片,
熱處理750oC 30分鐘之DLTS訊號圖……………………….81
表一 氮離子佈植於氮化鎵之電阻率表…………………………….82
表二 光激光譜黃光區與能帶邊緣輻射區強度之比值表………….83
表三 undoped與1.4x1017cm-3之氮化鎵試片之缺陷能階與濃度表.84
表四 高濃度離子佈植,熱處理750oC 30分鐘後之缺陷能階與濃度表………………………………………………………….….85
[1] S. J. Pearton, C. B. Vartuli, J. C. Zolper, C. Yuan, R.
A. Stall, ”Ion implantation doping and isolation of
B. GaN”, Appl. Phys. Lett. 67, 1435, 1995.
[2] S. C. Binari, H. B. Dietrich, G. Kelner, L. B. Rowland,
K. Doverspike, D. K. Wickenden, ”H, He, and N implant isolation of n-type GaN”, J. Appl. Phys. 78, 3008, 1995.
[3] D. Haase, M. Schmid, W. Kurner, A. Dornen, V. Harle, F.
Scholz, M. Burkard, H. Schweizer, “Deep-level defects
and n-type-carrier concentration in nitrogen
implanted GaN”, Appl. Phys. Lett. 69, 2525, 1996.
[4] Dimity Kirillov, Heon lee, and James S. Harris,
Jr., ”Raman scattering study of GaN films”, J. Appl.
Phys. 80, 4058, 1996.
[5] T Azuhata, T Sota, K Suzuki and S Nakamura, ”Polarized
Raman spectra in GaN”, Letter to Edit, IOP Publishing
Lid, L129, 1995.
[6] 曾建峰,‘有機金屬氣象磊晶法低溫砷化鎵的變溫霍爾量測
及深層能階暫態能譜量測 “,交通大學電子物理所,碩士
論文。
[7] Jorg Neugebauer, Chris G. Van de Walle, “Atomic geometry
and electronic structure of native defects in GaN”,
Physical Review B50, 8067, 1994.
[8] Z. Yang, L. K. Li, J. Alperin, and W.I. Wang, ”Nitrogen
Vacancy as the Donor: Experimental Evidence in the
Ammonia-Assisted Molecular Beam Epitaxy of GaN”, J.
Electrochem. Soc. 144, 3474, 1997.
[9] I. Gorczyca, N. E. Christensen, E. L. Peltzer Y Blanca,
and C. O. Rodriguez, “Optical phonon modes in GaN and
AlN”, Phys. Rev B51, 11936, 1995.
[10] W. Limmer, W. Ritter, and R. Sauer, “Raman scattering
in ion-implanted GaN”, Appl. Phys. Lett. 72, 1998.
[11] T. Kozawa, T. Kachi, H. Kano, and H. Nagase, “Thermal
stress in GaN epitaxial layers grown on sapphire
substrates”, J. Appl. Phys. 77, 4389, 1995.
[12] In-Hwan Lee and In-Hoon Choi, “Stress relaxation in
Si-doped GaN studied by Raman spectroscopy”, J. Appl.
Phys. Vol. 83, 5787, 1998.
[13] T. Kozawa, T. Kachi, H. Kano, Y. Taga, and M. Hashimoto,
“Raman scattering from LO phonon-plasmon coupled modes
in gallium nitride”, J. Appl. Phys. 75, 1098, 1994.
[14] 盧建志,”矽摻雜氮化鎵薄膜之特性研究”,交通大學電子物
理所,碩士論文,民國八十八年。
[15] T.L Tansley and R.J. Egan, “Point-defect energies in the
nitrides of aluminum, gallium, and indium”, Phys. Rev
B45, 10942,1992.
[16] D.W. Jekins and J. D. Dow “Electronic structures and
doping of InN, InxGa1-xN, and InxAl1-xN”, Phys. Rev. B39,
3317,1989.
[17] W. Gotz and N. M. Johnson, A. Amano and I. Akasaki, ”Deep
defects in n-type GaN”, Appl. Phys. Lett. 65, 463,1994.
[18] P. Hacke, T. Detchoprohm, K. Hirmatsu, and N. Sawaki,
K. Tadatomo and K. Miyake, ”Analysis of deep levels in
n-type GaN by transient capacitance methods”, J. Appl.
Phys. 76, 304, 1994.
[19] W. I. Lee and T. C. Huang, J. D. Guo and M. S.
Feng, ”Effects of colum Ⅲ alkyl sources on deep levels
in GaN grown by organometallic vapor phase epitaxy”,
Appl. Phys. Lett 67, 1721, 1995.
[20] P. Hacke, A. Maekawa, N. Koide, K. Hiramatsu, and N.
Sawaki, “Characterization of the shallow and Deep
Levels in Si Doped GaN Grown by Metal-Organic Vapor
Phase Epitaxy”, Jpn. J. Appl. Phys. 33, 6443, 1994.
[21] Jorg Neugebauer, Chris. G. Van de Walle, ”Gallium
vacancies and the yellow luminescence in GaN”, Appl.
Phys. Lett. 69, 503, 1996.
[22] Eric Silkowski, Gernoi S. Pomrenke, Yung Kee Yeo and
Robert L. Hengehold, “Optical Activation of Ion
Implanted and Annealed GaN”, Physica Scripta. Vol.
T69, 1997.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊