臺灣博碩士論文加值系統

目前圖形化&;#63779;寶石基板(PSS)的製作多以標準黃光製程在基板製
作出光罩後，再蝕刻出所需的圖案。然而這種製作方式會受到黃光製
程波長的限制而較難將圖形縮小至微米以下的等級，故本研究提出&;#63965;
用成本低&;#63906;、製程簡單之化學液相沉積法(LPD)製作出&;#63756;米圖形化&;#63779;
寶石基板，並探討其對於GaN &;#63815;晶品質的影響。
在&;#63756;米圖形化&;#63779;寶石基板(NPSS)的研究中，本實驗成功地以化學
液相沉積的方法配合濕式蝕刻製作出&;#63847;同尺寸及種&;#63952;之NPSS 基板。
相較於傳統平面拋光之c-plane sapphire，XRD 及EPD 等&;#63849;據顯示在
NPSS 上成長之GaN &;#63815;晶層具有較好的結晶品質。&;#63860;比較&;#63847;同蝕刻時
間製作出的&;#63756;米圖形基板之&;#63815;晶品質則以 NPSS-60 較佳，其原因&;#63789;
自於NPSS-60 可在&;#64009;低c-plane 面積的情況下同時提供適當的圖形間
距。保&;#63949; NPSS-60 上 c-plane 的 LPD-SiO2 所製作出之 modified
NPSS-60 可以&;#63745;進一步地提昇GaN &;#63815;晶層品質，且根據XRD 及SEM
等&;#63849;據，顯示圖形上方之SiO2 對於GaN &;#63815;晶成核成長&;#63847;具有明顯負
面影響。
在&;#63756;米圖形化矽氧化層(NPOS)的研究中是以LPD-SiO2 為&;#63842;質圖
形直接進&;#64008;&;#63815;晶，在此 NPOS 基板上成長之 GaN &;#63815;晶層較在 planar
sapphire 上成長者具有&;#63745;加優&;#63868;的&;#63815;晶品質，此部分的提升可由XRD
及EPD 的&;#63849;據得到驗證。藉由TEM 分析可觀察到差排彎曲的現象，
顯示此提升應&;#63789;自於側向&;#63815;晶成長面積上升所致。

Fabrication of pattern sapphire substrate(PSS) through a standard
photolithography process, which includes mask forming and etching steps, is the major approach to manufacture conventional PSS. However, the resolution limit of photolithography makes nano-sized PSS(NPSS) hard to realize. In this study, chemical liquid-phase deposition(LPD) method is applied to NPSS fabrication and the effect on crystal quality of GaN epitaxial layer brought by NPSS has been discussed.
By LPD and wet etching process, NPSS has been successfully
fabricated. Compared to GaN grown on planar c-sapphire, the GaN
epilayer grown on NPSS has better crystal quality, which is confirmed by the XRD and EPD data. Between NPSS-60 and NPSS-90, the former
shows better crystal quality because of its lower c-plane ratio and proper distance between patterns. Modified NPSS, which is fabricated by keeping top LPD-SiO2 on NPSS, can bring further improvement of
crystal quality, and the XRD and SEM data shows that the oxide on
pattern has no obvious destruction of crystal quality.
In ch4, GaN epitaxy directly proceeds on sapphire substrate with
LPD-SiO2 pattern. GaN grown on such substrate has better crystal quality. Dislocation bending is observed through TEM analysis, which means the improvement of crystal quality is mainly from increase of lateral growth region.

中文摘要 III
英文摘要 V
誌謝 VI
目錄 IX
圖目錄 XI
表目錄 XV
第一章 緒論 1
第二章 文獻回顧與理論背景研究 4
2.1 發光二極體之理論 4
2.1.1 發光二極體之發光機制 4
2.1.2 發光二極體之發光效率 6
2.1.3 提升發光效率的方法 7
2.2 圖形化藍寶石基板(Patterned Sapphire Substrate，PSS) 12
2.2.1 不同形狀之PSS 14
2.2.2 不同材質之PSS 16
2.2.3 不同尺寸等級之PSS 16
2.3 液相沉積法(Liquid-Phase Deposition，LPD) 23
第三章 奈米圖形化藍寶石基板之研究 26
3.1 研究動機 26
3.2 實驗流程 27
3.2.1 液相沉積SiO2 微透鏡 27
3.2.2 奈米圖形化藍寶石基板之製備 28
3.2.3 LED 磊晶結構 30
3.3 結果與討論 31
3.3.1 液相沉積SiO2 微透鏡 31
3.3.2 圖形尺寸對GaN 磊晶層品質之影響 37
3.3.3 上c-plane 對GaN 磊晶層品質之影響 48
3.4 總結 52
第四章 奈米圖形化矽氧化層藍寶石基板之研究 53
4.1 研究動機 53
4.2 實驗流程 54
4.2.1 NPOS 基板製備 54
4.2.2 LED 磊晶結構 55
4.3 結果與討論 56
4.4 總結 61
第五章 結論 62
參考文獻 63

63

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