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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:紀東煒
研究生(外文):Tung-Wei Chi
論文名稱:氮化鎵/氮化鋁鎵多層量子碟之研究
論文名稱(外文):Investigation of GaN/AlGaN Multiple Quantum Disks
指導教授:杜立偉杜立偉引用關係
指導教授(外文):Li-Wei Tu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:物理學系研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:氮化鋁鎵極化效應奈米柱奈米碟量子效應氮化鎵
外文關鍵詞:nanorodsGaNpolarization effectQuantum effectAlGaNnanodisks
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本文將討論以分子束磊晶(Molecular beam epitaxy)方式,在Si(111) 基板上成長不同濃度氮化鋁鎵奈米柱,和在氮化鎵奈米柱上成長一系列不同氮化鎵量子井厚度的氮化鎵/氮化鋁鎵多層量子井結構,最上層則為摻雜鎂的p型氮化鎵之樣品。利用控制不同鋁分子束源流量(BFM),來改變氮化鋁鎵奈米柱中鋁的含量,從X光分析和電子顯微分析(EPMA)得到樣品中鋁的含量從6%控制到 75%,從反射性高能電子繞射裝置(RHEED)和掃瞄式電子顯微鏡(SEM), 可看出奈米柱高度、密度和形貌皆隨鋁含量而改變,而光致螢光(PL)、陰極射線螢光(CL)和拉曼光譜(Raman),皆可看出由氮化鎵轉變成氮化鋁的趨勢。在不同氮化鎵量子井厚度的樣品中,由穿透式電子顯微鏡(TEM)影像可確定成功在奈米柱上成長氮化鎵量子井厚度為1、2、3、4、6、8和16個C軸方向晶格常數(c-LC)長度的多層量子井結構的樣品;,在光致螢光光譜上,可明顯看到因為奈米柱最上層p型氮化鎵所摻雜的鎂元素量減少時,譜峰往長波長位移的情況;而在量子井厚度小於4 c-LC時,從陰極射線螢光光譜則可以發現當量子井厚度減少時,因為量子侷限效應(Quantum-confined effect)和極化效應(polarization)造成譜峰位置往短波長位移的現象。
In this thesis, two series of self-assembled GaN and AlxGa1-xN nanorods are grown by plasma-assisted molecular beam epitaxy (PAMBE) on Si(111) wafer. The Al contents in AlxGa1-xN nanorods is varied from 6% to 75% by changing the Al cell beam flux (BFM). Second, the GaN/AlGaN multiple quantum wells (MQWs) with variation thickness are grown on the GaN nanorods with a p-GaN layer on the top. Al concentration is determined by electron probe x-ray micro-analysis (EPMA) and x-ray diffraction (XRD). The reflection high-energy electron diffraction (RHEED) and scanning electron microscopy (SEM) images show that the height, density and morphology of nanorods depend on the Al content. The (micro-)PL, CL and Raman spectra also show the variation of the characterization from those of GaN to AlN. The transmission electron microscopy (TEM) images show that the GaN/AlGaN MQWs structures with well widths of 1, 2, 3, 4, 6, 8 and 16 c-LC (Lattice constant on c-direction) were successful grown on the nanorods. The (micro-)PL and CL spectra show red-shift of the peak position with the decrease of Mg-doped concentration. When the well thickness is less then 4 c-LC, the CL spectra show blue-shift of the peak position with the decrease of the well thickness due to the Quantum-confined effect and the polarization effect in MQWS.
中文摘要
英文摘要
目錄
第一章 前言
1.1 簡介 1
1.2 量子井結構上的極化影響 2
第二章 實驗
2.1 分子束磊晶系統 6
2.2 樣品的製備與磊晶程序 7
2.2.1 基板準備 7
2.2.2 磊晶程序 8
2.3 樣品成長參數 9
第三章 量測系統與原理介紹
3.1 反射式高能電子繞射裝置(RHEED) 16
3.2 光致螢光(PL)
3.2.2 光致螢光原理 16
3.2.3 光致螢光系統裝置 17
3.3 拉曼光譜(Raman spectroscopy) 18
3.3.1 拉曼光譜原理 18
3.3.2 拉曼光譜系統裝置 18
3.4 X光繞射分析 19
3.5 電子顯微分析
3.5.1掃描式電子顯微鏡(SEM) 20
3.5.2陰極射線螢光(CL) 21
3.5.3電子微探儀分析(EPMA) 21
3.5.4穿透式電子顯微鏡(TEM) 22
第四章 實驗結果與討論
4.1 氮化鋁鎵奈米柱系列
4.1.1 鋁分子束源的流量(BFM)結果 27
4.1.2 電子微探儀分析 27 
4.1.3 掃描式電子顯微鏡 28
4.1.4 反射式高能電子繞射圖 28
4.1.5 X光繞射分析. 29
4.1.6 拉曼光譜 29
4.1.7 (微)光致螢光光譜 30
4.1.8 陰極射線螢光(CL)光譜 30
4.2 不同氮化鎵量子井厚度的氮化鎵/氮化鋁鎵多層量子井結構在奈米柱上的系列
4.2.1掃瞄式電子顯微鏡 31
4.2.2穿透式電子顯微鏡 32
4.2.3光致螢光光譜 33
4.2.4微光致螢光光譜 33
4.2.5陰極射線螢光光譜 34
第五章 結論
5.1不同鋁成份的氮化鋁鎵奈米柱 71
5.2 氮化鎵奈米柱上成長不同氮化鎵量子井厚度的氮化鎵/氮化鋁鎵多層量子井結構 71
參考資料 73
Appendix A Study of dry/wet passivation on the GaN nanorods 74
Appendix B 以分子束磊晶系統在矽晶片Si(111) 上成長氮化鎵奈米結構 82
Appendix C 理論計算程式 92
Appendix D CL光柵和光電倍增管之特性曲線 93
參考資料

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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