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研究生:魏士軒
研究生(外文):Shih-Syuan Wei
論文名稱:以有機金屬化學氣相沉積技術合成氮化鎵結構之研究
論文名稱(外文):Synthesis of GaN Structures Using MOCVD Technique
指導教授:洪儒生洪儒生引用關係
指導教授(外文):Lu-Sheng Hong
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:材料科技研究所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:氮化鎵一維結構薄膜有機金屬化學氣相沉積
外文關鍵詞:gallium nitride(GaN)one dimensional structurethin filmsmetalorganic chemical vapor deposition(MOCVD)
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本研究利用有機金屬化學氣相沈積方式,以三甲基鎵(TMGa)及氨氣(NH3)分別為其鎵源和氮源合成氮化鎵結構。在一維結構方面,使用鍍上金觸媒的Si(100)、藍寶石單晶及氮化鎵單晶為基材來沈積氮化鎵。在三甲基鎵和氨氣系統下發現須要較高的三甲基鎵分壓才可以成功的長出氮化鎵一維奈米結構。於相同條件下在鍍上不同厚度金觸媒的Si(100)上成長氮化鎵一維奈米結構,發現在觸媒層為3 nm時所長出的一維奈米結構最密集。在不同溫度下成長氮化鎵一維奈米結構發現要在750℃以上的溫度才可以成長出一維奈米結構。利用增加氨氣流量和使用晶格常數較匹配的基材來成長氮化鎵一維奈米結構,期望可以藉此改善氮化鎵一為結構的形態,實驗後發現在氮化鎵基材上可成長出較有方向性成長的一維結構。而在薄膜成長方面,利用GaN/ZnO當作低溫緩衝層來成長氮化鎵LED結構,由TEM可以發現利用GaN/ZnO當作低溫緩衝層有較少的差排密度,而I-V曲線圖在逆向偏壓下有較小的漏電流,且在光輸出功率及外部量子效率都有較好的特性出現,這些量測也佐證了GaN/ZnO當作低溫緩衝層可使差排密度減少的效果。
Gallium nitride(GaN) structure were grown by metalorganic chemical vapor deposition using trimethylgallium (TMGa) as source material for Ga, ammonia (NH3) as source material for nitrogen. For one dimensional nanostructure growth, Si(111)、sapphire and GaN / sapphire with Au as substrates. TMGa/NH3 system would from GaN 1D nanostructure by decreasing feed ratio of Ⅴ/Ⅲ to 187. Heating the substrate until its temperature was 750℃ would form GaN 1D nanostructure, and when temperature below 750℃ then we can not find any GaN 1D nanostructure. sapphire and GaN / sapphire with Au as substrates suppresses the growth of GaN 1D nanostructure. For GaN thin film growth, The presence of a ZnO nucleation layer improves the epitaxial growth of GaN on sapphire substrates was effective at reducing the dislocation density of GaN epitaxy. At an injection current of 20 mA, an InGaN blue LED device fabricated with the ZnO nucleation layer exhibited an external quantum efficiency of 10.92%.
英文摘要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅱ
誌謝∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅲ
目錄∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅳ
圖索引∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅵ
表索引∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙Ⅹ

第一章 緒論 1
1.1 氮化鎵(GaN)的發展與應用 1
1.2 一維奈米材料 4
1.3 氮化鎵薄膜發展 7
1.4 研究動機與目的 9
第二章 實驗相關部份 15
2.1 實驗氣體及藥品 15
2.2 實驗設備及分析儀器 18
2.2-1 實驗設備及方法 18
2.2-2 分析儀器 24
第三章 結果討論 29
3.1 利用MOCVD系統成長氮化鎵一維奈米結構 29
3.1-1 VLS條件之選擇 29
3.1-2 金觸媒厚度的選擇 40
3.1-3 在不同溫度下成長氮化鎵一維奈米結構的影響 48
3.1-4 不同Ⅴ/Ⅲ 供給比對氮化鎵一維奈米結構的影響 52
3.1-5 不同基材對氮化鎵一維奈米結構成長的影響 62
3.2 利用MOCVD系統成長氮化鎵薄膜結構 66
3.2-1 實驗成長過程 66
3.2-2 原子力顯微鏡(AFM)之量測 68
3.2-3 穿透式電子顯微鏡(TEM)之量測 70
3.2-4 X射線光電子能譜化學分析儀(XPS)之量測..………72
3.2-5 I-V特性量側 74
3.2-6 光輸出功率(light output power)及外部量子效率(external quantum efficiency)之量測 75
第四章 結論 78
參考文獻 80
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