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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴民峰
研究生(外文):Min-Feng Lai
論文名稱:以MBE成長與InP晶格匹配之三元及四元化合物半導體
論文名稱(外文):Growth of Lattice-matched Ternary and Quaternary Compound Semiconductors on InP by Molecular Beam Epitaxy
指導教授:賴聰賢
指導教授(外文):Tsong-Sheng Lay
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:光電工程研究所
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:51
中文關鍵詞:反射式高能量電子繞射晶格匹配分子束磊晶
外文關鍵詞:RHEEDMolecular Beam EpitaxyLattice match
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本篇論文係以MBE技術及控制Ga、In及Al的流量,達到在InP上成長晶格匹配的InGaAs、InAlAs及InGaAlAs.在過量的As環境下,藉由控制放置Ga 的K-cell的溫度來調整Ga分子束的流量。在理想情況下,Ga的分子束流量與GaAs在GaAs基板上的長晶速率成正比,故我們可在不同的Ga溫度,量測RHEED oscillation frequency而得出Ga溫度與Ga流量的關係。當加入少量的In,可藉由長晶速率增加的比例算出Ga與In的分子束流量比。同理,在GaAs基板上成長AlAs或AlGaAs亦可得出Al的分子束流量。由以上的結果我們可調整In、Ga及Al的溫度來獲得InGaAs、InAlAs 及InGaAlAs的設計組成。經由X-ray繞射量測磊晶層晶格常數的誤差、及吸收光譜量測能隙的誤差,可作為各材料流量修正的參考,以提高晶格匹配準確度。
本篇論文實驗結果已初步建立本分子束磊晶實驗室的Ⅲ族材料Ga、In、Al的流量公式;在In的溫度833~836℃且長晶速率約在0.8□m/hr下,當Ga(1) 931℃、Al 1094℃時,可成長三元化合物In0.532Ga0.468As及In0.523Al0.477As並與InP基板晶格匹配;而當Ga(2) 912℃、Al 1059℃時,則可成長能隙值1eV的四元化合物In0.527Ga0.245Al0.228As並與InP基板晶格匹配。
This work is to control the fluxes of the Ga, In and Al sources in our MBE system to grow lattice-matched InGaAs, InAlAs and InGaAlAs epi-layers on InP substrates. With the As overpressure condition in the MBE system, we can control the temperature of Ga K-cell to modulate the flux of Ga. In ideal situation, the flux of Ga has a direct ratio with the GaAs growth rate on GaAs substrate, so we can find the Ga flux dependence on temperature by measuring the RHEED oscillation frequency. From the growth rate data of InGaAs on GaAs substrate at lower In composition, the In flux was obtained by comparing the growth rate ratio to the GaAs case. In the same way, we can also get the flux of Al by the growth of AlAs or AlGaAs on GaAs substrate. With the results of flux experiment, we can modulate the temperature of Ga, In and Al K-cells to compose InGaAs, InAlAs and InGaAlAs lattice-matched on InP substrates. The epi-layer quality was examined by X-ray diffraction and photo-absorption spectrum.
We have built the flux equations for the Ga, In and Al sources from the experiment data. With the In K-cell temperature at 833~836℃, Ga(1) at 931℃ and Al at 1094℃, we have grown ternary compound semiconductors of In0.532Ga0.468As and In0.523Al0.477As lattice-matched on InP substrates. When the In K-cell temperature at 833~836℃, Ga(2) at 912℃ and Al at 1059℃, a quaternary compound semiconductor of In0.527Ga0.245Al0.228As (Eg=1eV) lattice-matched on InP substrate was demonstrated.
第一章 簡介 1
1-1 前言 1
1-2 論文介紹 3
第二章 實驗原理介紹 4
2-1晶格匹配 4
2-2 RHEED理論 8
2-2-1 RHEED oscillation 10
2-3 X-ray繞射理論 13
2-4 吸收光譜量測 15
第三章 分子束磊晶系統介紹 18
3-1分子束磊晶實驗室 18
3-2真空及冷卻循環系統 19
3-3磊晶及量測系統 20
第四章 實驗步驟 21
4-1建立腔體真空環境 21
4-2基板表面清潔步驟 22
4-3基板溫度校正 24
4-4各材料流量的量測及校正 26
4-5成長三元化合物於InP基板 28
4-6成長四元化合物於InP基板 29
第五章 實驗結果與分析 30
5-1各材料流量與溫度關係 30
5-1-1 Ga流量量測結果 30
5-1-2 In流量量測結果 32
5-1-3 Al流量量測結果 35
5-1-4流量結果分析及校正 36
5-2 X-ray繞射圖與晶格匹配誤差 40
5-3 吸收光譜圖與能隙誤差 44
第六章 結論 47
參考文獻 48
附錄A InGaAlAs的能隙計算公式 50
附錄B 本實驗室磊晶材料的蒸氣壓與溫度關係 51
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5. 范銘如:〈台灣新故鄉──五十年代女性小說〉,《中外文學》,1999年09月第28卷第4期
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9. 張小虹:〈言情圖騰──評《解讀瓊瑤愛情王國》〉,《新聞學研究》, 1995年07月 第51集
10. 蘇蘅:〈青少年閱讀系列出版品動機與行為之研究〉,《新聞學研究》,1994年01月 第48期
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12. 徐秋玲、林振春:〈台灣地區文化工業的檢證──以文學部門為主的分析與解讀〉,《思與言》,1993年03月第31卷第1期
13. 程筱軒:〈瓊瑤的夢與真〉,《光華》,1986年10月第4期
14. 曾心儀:〈錯誤的美學觀點築起文學的危樓──試評瓊瑤小說「月朦朧鳥朦朧」〉,《書評書目》,1978年06月第62期
15. 李敖:〈沒有窗,哪有「窗外」?〉,《文星》,1965年07月 第16卷第3期