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研究生:陳育朋
研究生(外文):Yu‐PengChen
論文名稱:氮化硼磊晶薄膜之同步輻射光電子能譜研究
論文名稱(外文):Synchrotron Radiation Photoemission Spectroscopy Study of Epitaxial Boron Nitride Surface
指導教授:吳忠霖吳忠霖引用關係
指導教授(外文):Chung-Lin Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:物理學系碩博士班
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:同步輻射光電子能譜氮化硼
外文關鍵詞:Synchrotron RadiationPhotoelectron SpectroscopyBoron Nitride
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本論文主要透過即時現場量測的同步輻射光電子能譜,研究在摻雜硼的矽基板(Boron doped Si(111)substrate)上利用氮電漿成長六角氮化硼(hexagonal Boron Nitride, h-BN)薄膜。利用氮與硼殼層光電子能譜(core-level photoelectron spectroscopy),可獲得六角氮化硼的原子鍵結的跡象。並可從高解析的價帶光電子能譜(valence-band photoelectron spectroscopy)中,分析氮化後不同區域價帶的特徵,並且我們建立了一個頂層為六角氮化硼、中間層為單晶氮化矽、底層為矽基板(h-BN/β-Si3N4/Si)三層結構之的能帶模型。
Hexagonal BN has been grown on boron-doped Si (111) substrate by using N2 plasma nitridation at high temperature. The electronic structure of h-BN was characterized by in situ synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SR-PES). The core-level spectroscopy indicated the bonding structures of h-BN grown on β-Si3N4/Si substrate. And, the valence-band spectroscopy revealed the band structures and band offset values of our h-BN/β-Si3N4/Si tri-layer hetero-structure.
第一章 研究背景與導論 ...............................................................1

1.1 前言 .........................................................................................1

1.2 六角氮化硼特性........................................................................2
1.2.1 六角氮化硼晶格結構與電性探討 .........................................2
1.2.2 成長六角氮化硼相關研究 ....................................................4
1.3 六角氮化硼表面能帶量測簡介 ................................................7
1.4 ..................................................................................................9

第二章 儀器原理與機制 .............................................................10

2.1 電漿工作原理 .......................................................................10
2.2 低能量電子繞射...................................................................13
2.3 光電子能譜學 .......................................................................16
2.3.1 同步輻射光源(Synchrotron-Radiation;SR) ..............16
2.3.2 同步輻射光電子能譜 (SR-PES) .......................................21

第三章 實驗方法與量測 .............................................................25
3.1 樣品製備 ...............................................................................25
3.1.1 高摻雜硼的矽基板製備 ........................................................25
3.1.2 六角氮化硼薄膜製備 .........................................................28
3.2 實驗操作與光譜量測 ............................................................30
3.2.1 低能量電子繞射圖即時觀測 ..............................................30
3.2.2 六角氮化硼薄膜光電子能譜即時量測 ................................32
第四章 數據分析與討論 .............................................................34

4.1 低能量電子繞射圖 ................................................................34
4.1.1 低能量電子繞射圖之倒空間繞射圖分析與定位 ..................34
4.2 光電子能譜數據分析 ............................................................38
4.2.1 Si(111)-√3 x √3-R30° 矽殼層電子能量驗證 ...............38
4.2.2 矽訊號的表面與底層比較 ..................................................41
4.2.3 氮殼層電子能量訊號討論 ..................................................45
4.2.4 氮化前後硼殼層電子能量位移討論 ....................................46
4.2.5 六角氮化硼價帶討論 .........................................................48
第五章 總結 ...............................................................................51

附錄 .............................................................................................53
附錄A 三族元素硼(Boron)光電子能譜 ....................................53
附錄B 四族元素矽(Silicon)光電子能譜 ....................................55
參考文獻 .......................................................................................57

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