臺灣博碩士論文加值系統

自從1996年日本日亞化工公司成功發展出全世界第一顆藍光LED（III-V族GaN製作而成）並搭配黃光系列的Nd-YAG螢光粉來調配出白光光源，2000年日本住友電氣公司（Sumitomo Electric Industries Ltd.）成功開發出全世界第一顆藍光搭配黃光（II-VI族的ZnSe製作而成）不需經由螢光體激發可以直接轉換成為白光光源，至此造成半導體照明－白光LED成為最具潛力的新興產業。
本次研究是利用Si基板及具有高機械特性與熱穩定性，且屬於大能隙和直接發光能隙的材料ZnO成長II-VI族化合物來產生UV光波段的光源。在材料的使用上緩衝層分別是選擇zinc和n-type zinc oxide，侷限層與發光層分別使用ZnO、MgxZn1-xO磊晶材料，利用DC Sputter來設計與製作雙異質接面結構LED。量測結果可得到過氧現象與Zinc Vacancy晶格缺陷，改變緩衝層磊晶材料為Zinc大幅降低過氧現象的產生，但在Zinc Vacancy的缺陷上反而大幅增加。緩衝層磊晶材料zinc的選用，會將附著於基板上的SiO2中部分的oxygen吸收，使得基板和磊晶結構中形成導電介面。

The first blue III-V GaN LED was invented by Nichia Co. in 1996, and with the help of Nd-YAG fluorescent powder, they had white light LED. In 2000 , the first white light LED, without the help of fluorescent powder, was developed with II-VI ZnSe by sumitomo. From then, the white light LED became a new lighting industry.
ZnO based material and related heterostructures (ZnO/MgZnO) are promising in the UV range.The buffer layer could be Zinc or n-type Zinc Oxide. The cladding layer and active layer are ZnO and MgxZn1-xO respectively. We have fabricated double-heterojunction LED with DC Sputter technique. We can reduce the defect of Zinc vacancy by changing the material of buffer layer.
We use Zinc in the buffer layer. It absorb , some of oxygen atom in SiO2, which adhere to Si substrate. A conductive interface is formed between the substrate and epitaxy compound. The Zinc material seems to be a better buffer layer.

封 面 ………………………………………………………………… i
圖書館授權書 …………………………………………………………… ii
論文審定書 ……………………………………………………………… iii
誌 謝 ………………………………………………………………… iv
中文摘要 ………………………………………………………………… v
英文摘要 ………………………………………………………………… vi
目 錄 ………………………………………………………………… vii
圖 目 錄 ………………………………………………………………… x
表目 錄 ………………………………………………………………… xiii
第1章 緒論 …………………………………………………………… P.1
§ 1.1 研究動機 ……………………………………………………… P.1
§ 1.2 文獻回顧 ……………………………………………………… P.4
§ 1.3 LED發光效率演進 …………………………………………… P.10
§ 1.4 論文內容概述 ………………………………………………… P.15
第2章 發光二極體原理 ……………………………………………… P.16
§ 2.1 發光二極體原理 ……………………………………………… P.16
§ 2.1.1 PN接面結構 ………………………………………………… P.16
§ 2.1.2 注入機制 …………………………………………………… P.17
§ 2.1.3 半導體的發光 ……………………………………………… P.19
§ 2.1.3.1 帶間轉移 ………………………………………………… P.19
§ 2.1.3.2 雜質與物理缺陷相關躍遷 ……………………………… P.20
§ 2.2 發光層材料的選擇 …………………………………………… P.23
§ 2.2.1 直接與間接能隙的化合物半導體 ……………………… P.23
§ 2.2.2 發光材料的製作 ………………………………………… P.25
§ 2.2.3 選擇雙異質接面結構 …………………………………… P.28
§ 2.3 發光二極體製程的選擇 ……………………………………… P.31
第3章 製程設備原理 ………………………………………………… P.32
§ 3.1 製程實驗原理 ………………………………………………… P.32
§ 3.1.1 濺鍍機種類 ………………………………………………… P.32
§ 3.1.2 DC磁控式濺鍍機原 ………………………………………… P.32
§ 3.1.3 RF磁控式濺鍍機原 ……………………………………… P.36
§ 3.2 PL量測系統 …………………………………………………… P.40
§ 3.2.1 PL量測原理 ……………………………………………… P.40
§ 3.2.2 PL系統結構 ………………………………………………… P.42
§ 3.3 實驗步驟 ……………………………………………………… P.45
§ 3.3.1 相關實驗資料蒐集 ……………………………………… P.45
§ 3.3.2 實驗製程準備 …………………………………………… P.45
§ 3.3.2.1 晶片清洗流程 …………………………………………… P.45
§ 3.3.2.2 元件結構設計流程 ………………………………… P.46
第4章 實驗結果分析 ………………………………………………… P.49
§ 4.1 研究內容 ……………………………………………………… P.49
§ 4.2 PL量測分析 …………………………………………………… P.52
§ 4.2.1 LED 01結構PL量測分析 ………………………………… P.52
§ 4.2.2 LED 02結構PL量測分析 …………………………………P.63
第5章 結 論 ………………………………………………………… P.75
參 考 文 獻 …………………………………………………………… P.77

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