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研究生:陳書雋
研究生(外文):Chen, Hsu-Chun
論文名稱:氮極性面氮化鎵基板之磷酸蝕刻活化能與表面形貌特性研究
論文名稱(外文):Activation Energy and Surface Morphology Characterization of the N-face GaN Substrate by Phosphoric Acid Etch
指導教授:李威儀李威儀引用關係
指導教授(外文):Lee, Wei-I
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:電子物理系所
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:2013
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:54
中文關鍵詞:氮化鎵磷酸
外文關鍵詞:GaNPhosphoric Acid
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本論文主要是關於磷酸對氮化鎵基板的蝕刻研究,在氮極性面處可藉由SEM觀察出許多不同特性的十二角錐狀結構。磷酸對兩種不同溫度所形成的氮化鎵磊晶層有著不同的蝕刻速率、不同的活化能及在蝕刻後也有不同的形貌,較低溫(950℃)所成長的氮化鎵被磷酸蝕刻的反應活化能大小為0.33eV,較高溫(1050℃)則為0.51eV。活化能大小會有此差距主要與晶體的缺陷密度有關。另外磷酸幾乎不與鎵極性面反應,推測主要是磷酸根受到鎵極性面氮原子的三根空懸鍵所產生的排斥力影響。此外,不同蝕刻參數包括蝕刻溫度、蝕刻時間皆會影響氮極性面上的金字塔結構密度、大小與角度,本論文將對此做詳細的論述。
This study is about Phosphoric Acid etching on GaN substrate. We can find the nitrogen surface of GaN showed many different characteristics of dodecagonal pyramids which were measured by SEM. When two different kinds of GaN substrate grown at different temperature etched in a H3PO4 solution, results showed different etching rate, different activation energy and different surface morphology. For the lower temperature(950℃) sample, the activation energy is determined to be 0.33 eV and the higher temperature(1050℃) is 0.51eV .The difference in the activation energy is in connection with dislocation density of crystal. For Phosphoric Acid, there were no etching of Ga-polar crystals occurred, and the inertness of Ga-polar GaN is considered to the repulsion between PO43- and three occupied dangling bonds of nitrogen. Moreover, the different etching parameter(etching temperature, etching time) have an influence on the characteristics(density、size、angle) of the pyramids structure. This paper will discuss these in detail.
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章 緒論 1
1-1:氮化鎵材料特性簡介 1
1-2:研究動機與目的 3
第二章 實驗流程與實驗儀器簡介 4
2-1:氫化物氣相磊晶法 4
2-2:水平式氫化物氣相磊晶機台簡介 6
2-3:活化能 8
2-4:實驗流程 11
第三章 量測儀器簡介 14
3-1:X-Ray繞射儀(XRD) 14
3-2:掃描式電子顯微鏡 (SEM) 16
3-3:穿透式電子顯微鏡 (TEM) 19
第四章 實驗結果與討論 22
4-1 磷酸對 N-face氮化鎵的活化能研究 22
4-1-1樣品面積對蝕刻速率的影響 22
4-1-2低溫磊晶氮化鎵之活化能 24
4-1-3高溫磊晶氮化鎵之活化能 27
4-2 磷酸蝕刻對N-face氮化鎵基板的形貌研究 29
4-2-1蝕刻時間對金字塔密度的關係 29
4-2-2蝕刻後金字塔密度與活化能的研究 36
4-3 低溫磊晶與高溫磊晶氮化鎵基板N-face蝕刻後的特性研究 38
4-3-1各文獻針對磷酸蝕刻N-face氮化鎵之活化能研究結果 39
4-3-2磷酸蝕刻對於Ga-face和N-face的影響 40
4-3-3低溫磊晶與高溫磊晶氮化鎵之活化能比較與探討 43
4-3-4蝕刻後金字塔形貌的探討 46
第五章 結論 51
參考文獻 53


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