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論文基本資料
摘要
外文摘要
目次
參考文獻
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研究生:
廖偉材
研究生(外文):
Wei-Tsai Liao
論文名稱:
氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格原子層磊晶之研究
論文名稱(外文):
Atomic Layer Epitaxy of AlxGa1-xN/GaN Superlattices
指導教授:
龔志榮
指導教授(外文):
Jyh-Rong Gong
學位類別:
碩士
校院名稱:
逢甲大學
系所名稱:
材料科學所
學門:
工程學門
學類:
材料工程學類
論文種類:
學術論文
論文出版年:
2002
畢業學年度:
90
語文別:
中文
論文頁數:
70
中文關鍵詞:
氮化鋁鎵
、
原子層磊晶
、
超晶格
、
氮化鎵
外文關鍵詞:
GaN
、
Atomic Layer Epitaxy
、
Superlattices
、
AlxGa1-xN
相關次數:
被引用:
13
點閱:278
評分:
下載:50
書目收藏:0
中文摘要
本研究的主要目的在探討不同製程條件對氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格之結晶結構、磊晶品質及光電特性之影響。氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格結構以原子層磊晶製程生長於氧化鋁基板上。鋁、鎵與氮原子分別來自於三甲基鋁、三甲基鎵及高純度氨氣,輸送氣體則為經過高度純化之氫氣。氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格結構之表面型態、磊晶品質及光電特性分別使用諾瑪斯基干涉式光學顯微鏡、X-光繞射光譜、毆傑電子能譜儀、穿透式電子顯微鏡以及吸收光譜量測加以分析。吸收光譜量測之結果顯示,隨著量子井厚度的減少,超晶格之能隙值明顯地提高。就相同之量子井厚度和能障層厚度而言,以氮化鋁(AlN)為能障層之超晶格的吸收能隙值會大於以氮化鋁鎵(AlxGa1-xN;0<x<1)為能障層之超晶格的吸收能隙值。
Abstract
The purpose of this study is to explore the effects of the growth conditions on the crystal structure, crystallinity and optical properties of the AlxGa1-xN /GaN superlattices.The AlxGa1-xN /GaN superlattices were grown on(0001)sapphire substrates by atomic layer epitaxy. Groups III metalorganics and NH3 were used as the sources of Al, Ga, and N atoms that were carried into the reactor by purified H2. The surface morphology, crystallinity and optical properties of AlxGa1-xN /GaN superlattices were investigated by Nomarski interference optical microscope , x-ray diffractometry(XRD), Auger electron spectroscopy(AES), transmission electron microscopy(TEM)and absorption spectroscopy. The results indicate that the absorption edge of an AlxGa1-xN/GaN superlattice increases as the well thickness decreases. It appears that the cut-on energies of the absorption edges of AlN/GaN superlattices are larger than those of AlxGa1-xN/GaN(0<x<1)superlattices with the same sizes of well and barrier layer thicknesses .
目錄
中文摘要Ⅰ
英文摘要Ⅱ
目錄Ⅲ
圖目錄Ⅴ
第一章 緒論1
第二章 研究背景及動機3
2.1 Ⅲ族氮化物材料之發展歷史與文獻回顧3
2.2 原子層磊晶之生長機制及優缺點10
2.3 基板的選擇及結晶結構之差異14
第三章 實驗步驟18
3.1 基板清洗21
3.2 氮化鋁鎵/氮化鋁異質結構之磊晶生長22
3.3 氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格結構之生長23
3.4 氮化鋁鎵薄膜之特性量測與分析25
3.4.1 氮化鋁鎵薄膜之X光繞射分析25
3.4.2 微分干涉式光學顯微鏡分析27
3.4.3 毆傑電子能譜儀分析29
3.4.4 光電性質量測32
3.4.5 穿透式電子顯微鏡分析34
第四章 實驗結果與討論37
4.1 Ⅲ族有機金屬流量對氮化鋁鎵成份之影響37
4.2 氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格結構之表面分析41
4.3 氮化鋁鎵薄膜之成分分析44
4.4 活性層之厚度及能障層之成份對於氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格
結構光電性質之影響48
4.5 氮化鋁/氮化鎵超晶格結構之穿透式電子顯微鏡分析55
第五章 結論57
參考文獻58
誌謝61
作者簡介62
參考文獻[1]S. Nakamura, M. Senoh, S. Nagahama, N. Iwasa, T. Yamada, T. Matsushita, H. Kiyoku, Y. Sugimoto, T. Kozaki, H. Umemoto, M. Sano, and K. Chocho, Appl. Phys. Lett. 72, 211 (1998) .[2]J. Han, M. H. Crawford, R. J. Shul, J. J. Figiel, M. Banas, L. Zhang, Y. K. Song, H. Zhou, and A. V. Nurmikko, Appl. Phys. Lett. 73, 1688 (1998).[3]R. Gaska, Q. Chen, J. Yang, A. Osinsky, M. Asif Khan, and M. S. Shur, IEEE Electron Device Lett. 18, 492 (1997).[4]S. Strite and H. Morkoc, J. Vac. Sci. Technol. B10, 1237 (1992).[5]S. Nakamura, M. Senoh, S. Nagahama, Y. Sugimoto, and H. Kiyoku, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L1059 (1997).[6]The Blue Laser Diode, edited by S. Nakamura, (1997).[7]S. Yoshida and S. Gonda, Appl. Phy. Lett. 42, 427 (1983).[8]H. Amano, T. Asahi and I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 29, L205 (1990).[9]H. Amano, M. Kito, K. Hiramatsu, and Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 28, L2112 (1989).[10]S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh, and N. Iwasa, Jpn. J. Appl. Phys. 31, L139 (1992).[11]S. Nakamura, T. Mukai, M. Senoh, Appl. Phys. Lett. 64, 1687 (1994).[12]S. Nakamura, M. Senoh,. N. Iwasa, S. Nagahama, Appl. Phys. Lett. 67, 1868 (1995).[13]S. Nakamura, M. Senoh, S. Nagahama, N. Iwasa, T. Yamada, T. Matsushita, Y. Sugimoto, H. Kiyoku, Appl. Phys. Lett. 70, 1417 (1995).[14]S. Nakamura, MRS BULLETIN, 37 (1998).[15]H. Lee, M. Yuri, T. Ueda, J. S. Harris, and K. Sin, J. Electron. Mater. 26, 898 (1997).[16]H. Tsuchiya, F. Hasegawa, H. Okumura, and S. Yoshida, Jpn. J. Appl. Phys. 33, 6448 (1994).[17]R. F. Davis, M. J. Paisley, Z. Sitar, D. J. Kester, K. S. Alley, K. Linthicum, L. B. Rowland, S. Tanaka, and R. S. Kern, J. Cryst. Growth 178, 87 (1997).[18]X. B. Li, D. Z. Sun, M. Y. Kong, and S. F. Yoon, J. Cryst. Growth 183, 31 (1998).[19]P. Ruterana, P. Vermaut, V. Potin, G. Nouet, A. Botchkarev, A. Salvador, and H. Morkoc, Mater. Sci. Eng. B 50, 72 (1997).[20]P. Vennegues, B. Beaumont, M. Vaille, and P. Giban, J. Cryst. Growth 173, 249 (1997).[21]B. Pecz, M. A. di Forte-Poisson, L. Toth, G. Radnoczi, G. Huhn, V. Papaioannou, and J. Stoemenos, Materials Sci. Eng. B 50, 93 (1997). [22]C. Y. Hwang, M. J. Schurman, W. E. Mayo, Y. C. Lu, R. A. Stall, and T. Salagaj, J. Electron. Mater. 26, 243 (1997). [23]H. Amano, K. Hiramatsu, and I. Akasaki, Jpn. J. Appl. Phys. 28, L1384 (1988). [24]K. Iwata, H. Asahi, K. Asami, R. Kuroiwa, and S. Gonda, Jpn. J. Appl. Phys. 36, L661 (1997). [25]A. Watanabe, T. Takeuchi, K. Hirosawa, H. Amano, K. Hiramatsu, and I. Akasaki, J. Cryst. Growth 128, 391 (1993). [26]S. N. Basu, T. Lei and T. D. Moustakas, J. Mater. Res. 9, 2370 (1994).[27]A. Sakai, A. Kimura, H. Sunakawa, and A. Usui, J. Cryst. Growth 183, 49 (1998). [28]A. A. Yamaguchi, T. Manako, A. Sakai, H. Sunakawa, A. Kimura, M. Nido, and A. Usui, Jpn. J. Appl. Phys. 35, L873 (1996). [29]J. Wang, Z. Zhu, K. T. Park, K. Hiraga, and T. Yao, J. Electron. Mater. 26, 232 (1997). [30]V. Yu. Davydov, N. S. Averkiev, I. N. Goncharuk, D. K. Nelson, I. P. Nikitina, A. S. Polkovnikov, A. N. Smirnov, M. A. Jacobson, and O. K. Semchinova, J. Appl. Phys. 82, 5097 (1997).[31]〝Atomic Layer Epitaxy〞, edited by T. Suntola and M. Simposn, (1990).[32]J. Wang, Z. Zhu, K. T. Park, K. Hiraga, and T. Yao, J. Electron. Mater. 26, 232 (1997).[33]汪建明 主編, 〝材料分析〞, 中國材料科學學會.[34]謝祥麟, 〝氮化鋁鎵原子層磊晶之研究〞, 逢甲大學材料科學研究所 碩士論文, 1999.[35]K. Hiramatsu, Y. Kawaguchi, M. Shimizu, N. Sawaki, T. Zheleva, Robert F. Davis, H. Tsuda, W. Taki, N. Kuwano, K. Oki. , MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research , Volume 2 , Article 6 , (1997).[36]〝Optical Semiconductor Devices〞, edited by Mitsuo Fukuda, (1998).
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