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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:沈昌宏
研究生(外文):chang hong Chen
論文名稱:分子束磊晶法在矽基板上成長高品質氮化鎵薄膜之研究
論文名稱(外文):GaN growm on Si substrate by MBE
指導教授:果尚志
指導教授(外文):S. Gwo
學位類別:碩士
校院名稱:國立清華大學
系所名稱:物理學系
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:氮化鎵分子束磊晶系統
外文關鍵詞:GaNMBE
相關次數:
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我們已成功的以分子束磊晶系統(MBE)在矽基板上成長高品質的氮化鎵(GaN)薄膜,並深入地討論不同的緩衝層與不同的緩衝層厚度對GaN薄膜的影響。更以高能電子繞射系統(RHEED)、原子力顯微鏡(AFM)、X-ray粉末繞射分析儀(X-ray powder diffraction)、穿透式電子顯微鏡(TEM)和光激發光譜(PL)等系統去分析樣品的成長過程的變化、表面的平坦度、晶格特性、薄膜內部結構和發光特性。此論文中使用兩種緩衝層氮化鋁(AlN)和氮化矽(Si3N4),並改變緩衝層AlN的厚度為50nm和100nm,分析後得知以AlN為緩衝層的樣品在成長過程皆屬二維成長,且表面較平坦。而以Si3N4為緩衝層的樣品在成長過程是由三維成長慢慢變成二維成長,表面亦必較粗糙。而以厚度50nm的AlN為緩衝層成長的氮化鎵薄膜,其發光特性與晶格特性皆優於其他兩組樣品,故若以此方式成長將可得到較佳品質的GaN薄膜。X-ray的量測更確定了樣品具有良好的晶格結構,並確定薄膜為hexagonal結構。而TEM的影像顯示GaN薄膜充滿著dislocation,但AlN的結構卻無任何的缺陷。 光激發光量測以厚度50nm的AlN為緩衝層成長的氮化鎵薄膜,其半高寬只有20meV。亦由變溫的光激發光量測,確定了每一個發光波段的活化能,更確定其發光的原因。最後以化學蝕刻的方式確定每一塊樣品皆為N-polarity。

第一章 簡介 ................... 1
第二章 設備及原理................. 6
2-1分子束磊晶系統(MBE) .......... 6
2-1-1分子束磊晶系統的設備....... 6
2-1-2分子束磊晶系統的薄膜成長機制... 8
2-2 反射式高能電子繞射系統......... 12
2-2-1 反射式高能電子繞射系統的原理... 12
2-2-2 反射式高能電子繞射系統設備及
量測技術............ 15
第三章 實驗的事前準備工作............. 19
3-1 鎵源.................. 19
3-2 氮電漿源................ 21
3-2 矽基板的準備.............. 25
3-4 成長參數的控制............. 27
3-4-1溫度............... 27
3-4-2 鎵和氮電漿的流量比例...... 28
第四章 實驗步驟及結果討論............ 30
4-1 樣品成長條件及過程.......... 30
4-2 原子力顯微鏡(AFM)的量測....... 39
4-3 X-ray的量測............. 41
4-4 穿透式顯微鏡(TEM)的分析....... 46
4-5氮化鎵極性(polarity)的量測...... 47
4-6光激發光的分析............ 52
第五章 結論................... 63
參考資料....................... 65

Reference
1.1 F. A. Ponce, III—V Nitrides, edited by T. D. Moustakas, I. Akasaki, and B. A. Monemar, Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 449 (1997)
1.2 The Second International Conference on Nitride Semiconductors, Tokushima, Japan, October 27—31(1997)
1.3 Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 482, 875 ~1998
1.4 R.Juza, and H. Hahn, Z. Anorg. Allgem. Chem. 234 282 (1938); and 244,133 (1940)
1.5 H.P. Maruska, and J.J.Tietjen , Appl. Phys. Lett. 15,367 (1969)
1.6 S. Nakamura, T. Mukai, and M. Senoh, Appl. Phys. Lett. Vol64, 1687(1994)
1.7 S. Nakamura, T. Mukai, and M. Senoh, Jpn. J. Appl. Phys., Vol30, 1998(1991)
1.8 S. Nakamura, M. Senoh, Magahama, N. Iwasa, T. Yamada, T. Matsushita, H. Kiooku, and Y. Sugimoto, Jap. J. Appl. Phys. Vol74, 1998(1996)
1.9 S. Nakamura, T. Mukai, and M. Senoh, Appl. Phys. Lett.
Vol64, 1687 (1994)
1.10 S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwage, and S. Nagahama, Jpn. J. Appl. Phys., Part 2 34, L797 ~1995!.
1.11 S. Yoshida, S. Misawa, and Gonda, Appl. Phys. Lett.Vol42, 427(1982)
1.12 I. Akasaki, H. Amano, Y. Koide, K. Hiramatsu, and N. Sawaki, J. Cryst. Growth, Vol98, 209(1989)
1.13 H. Amano, I. Akasaki, K. Hiramatsu, Y. Koide, and N. Sawaki, Thin solid Films, Vol163, 415(1988)
1.14 T. Detchprohm and K. Hiramatsu Appl. Phys. Lett. Vol61, 2688(1992)
1.15 A. Sanchez-Garcia, E. Calleja, E. Monroy, F. J. Sanchez, F. Calle, E. Muñoz and R. Beresford, Journal of Crystal Growth, Vol.183., 23(1998)
1.16 F. Semond, B. Damilano, S. Vézian, N. Grandjean, M. Leroux, and J. Massies, Applied Physics Letters, Vol. 75, 82(1999)
1.17 Z. Yang, F. Guarin, I. W. Tao, and W. I. Wang and S. S. Iyer J. Vac. Sci. Technol. 789(1995)
1.18 A. Ohtani, K. S. Stevens, and R. Beresford, Appl. Phys. Lett., Vol. 65, 62(1994)
1.19 F. Semond, P. Lorenzini, N. Grandjean, and J. Massies, Appl. Phys. Lett.Vol.78, 335(2001)
1.20 J. A. Bardwell, I. Foulds, B. Lamontagne, H. Tang, J. B. Webb, P. Marshall, S. J. Rolfe,J. Stapledon and T. W. MacElwee J. Vac. Sci. Technol., Vol.750 (2000)
1.21 B. Damilano,a) N. Grandjean, F. Semond, J. Massies, and M. Leroux Appl. Phys. Lett. Vol. 75, 962 (1999)
1.22 Chuong A. Tran, A. Osinski,a) and R. F. Karlicek, Jr. I. Berishev Appl. Phys. Lett Vol.75, 1494(1999)
1.23 Supratik Guha and Nestor A. Bojarczuk, Appl. Phys. Lett. Vol.73, 1487(1998)
1.24 Supratik Guha and Nestor A. Bojarczuk, Appl. Phys. Lett. 9Vol.72, 415 (1998)
1.25 Peter W. Deelman, Robert N. Bicknell-Tassius, Sergey Nikishin, Vladimir Kuryatkov, and Henryk Temkin, Appl. Phys. Lett.,Vol.78, 2172(2001)
2.1 L.I Maissel, R. Glang (eds.): Handbook of Thin Film Technology (McGraw-Hill, New York 1970)
2.2 S. Dushmann: Scientific Foundations of Vacuum Technique
(Wiley, New York 1962)
2.3 L.B. Leo: The Kinetic Theory of Gas, 2nd (McGraw-Hill, New York 1934)
2.4 J.H. Neave, B.A. Joyce, P.J. Dobson, N. Norton: Appl. Phys. A 31, 1 (1983)
2.5 J.H. Neave, B.A. Joyce, P. J. Dobson: Appl. Phys. A 34, 179 (1984)
2.6 J.M. Van Hove, C.S. Lent, R.P. Pukite, P.I. Cohen: J. Vac. Sci. Technol. B 1, 714 (1983)
2.7 F. Semond, B. Damilano, S. Vézian, N. Grandjean, M. Leroux, and J. Massies, Appl. Phys. Lett. Vol75, 82 (1999)
2.8 A. Kahn: Surf. Sci. Rep. 3, 193 (1983)
2.9 A.R. Smith, V. Ramachandran, R.M. Feenstra, D.W. Greve, M.-S. shin, M. Skowronski, J. Neugebauer, and J.E. Northrup: J. vac. Sci. Technol. A 16(3), 1641 (1998)
3.1 F.Semond, B. Damilano, S. Ve·zian, N. Grandjean, M Leroux, and J. Massies: Appl. Phys. Lett. Vol.75, 82 (1999)
3.2 E. Wirthl, H. Sitter, and P. Bauer: J. Cryst. Growth Vol.146, 404 (1995)
3.3 S.A Campbell etc. Semiconductor Micromachining (Vol. 2), p57
3.4 R.J. Phaneuf and E. D. Williams, Surface Sci.Vol195, 330(1988)
3.5 D. Wang, Y. Hiroyama, M. Tamora, M. Ichikawa, and S. Yoshida: Appl. Phys. Lett. Vol.77, 1846 (2000)
4.1 H. Marchand,a) L. Zhao, N. Zhang, B. Moran, R. Coffie, U. K. Mishra, J. S. Speck, and S. P. DenBaars J. A. Freitas, J. Appl. Phys. Vol.89, 7846 (2001)
4.2 Min-Ho Kim, Young-Churl Bang, Nae-Man Park, Chel-Jong Choi, Tae-Yeon Seong,and Seong-Ju Parka, Appl. Phys. Lett. Vol.78, 7 (2001)
4.3 S. Kaiser,a) M. Jakob, J. Zweck, and W. Gebhardt O. Ambacher and R. Dimitrov A. T. Schremer, J. A. Smart, and J. R. Shealy J. Vac. Sci. Technol. B 18(2), 733 (2000)
4.4 M. Seelmann-Eggebert, J. L. Weyher, H. Obloh, H. Zimmermann, A. Rar, and S. Porowski, Appl. Phys. Lett. 71, 2635 (1997)
4.5 J. L. Rouviere, J. L. Weyher, M. Seelmann-Eggebert, and S. Porowski,Appl. Phys. Lett. 73, 668 (1998)
4.6 A. R. Smith,a) V. Ramachandran, R. M. Feenstra, D. W. Greve, M.-S. Shin, M. Skowronski, J. Neugebauer, and J. E. Northrup: J. vac. Sci. Technol. A 16(3), 1641 (1998)
4.7 M. A. Lampert: Phys. Rev. B 1, 450(1958)
4.8 J. R. Haynes: Phys. Rev. lett. 4, 361(1960)
4.9 R. Dingle, M. Ilegems: Solid State Commun 9, 175(1971)
4.10 J. I. Pankove, J.A. Hutchby: J. Appl. Phys. 47, 5387(1976)
4.11 P. Boguslawski, E. Briggs, and J. Bernholc:Phys. Rev. B 51, 17255(1995)
4.12 W. Shan, B. D. Little, A.J. Fischer, J. J. Song, B. Goldenberg, W.G. Perry, M.D. Bremser, and R.F.Davis, Phys. Rev. B Vol54, 16369(1996)
4.13 D.Volm et al. Phys. Rev. B Vol53, 16543(1996)
4.14 S. chichibu, T. Azuhata, T. Sota, and S. Nakamura, J. Appl. Phys. Vol79, 2784(1996)
4.15 M. Smith, G.D. Chen, J.Z. Li, H. X. Jiang, A. Salvador,
W.K. Kim, O. Aktas, A. Botchkarev, and H. Morkoc, Appl. Phys. Let. Vol67, 3387(1995)
4.16 M. Lerous, N. Grandjean, B. Beaumont, G. Nataf, F. Semont, J, Massies, and P. Gibart, J. Appl. Phys. Vol86, 3721(1999)
4.17 F. J. Sa´nchez, F. Calle, M. A. Sanchez-Garcia, E. Calleja, E. Mun˜oz, C. H. Molloy, D. J. Somerford, F. K. Koschnick, K. Michael, and J. -M. Spaeth, MRS Internet J. Nitride Semicond. Res. 3, 19(1998).
4.18 C. Ronning, E. P. Carlosn, D. B. Thomson, and R. F. Davis, Appl. Phys. Lett. Vol.73, 1622(1998)
4.19 A. Salvador, W. Kim, O¨. Aktas, A. Botcharev, Z. Fan, and H. Morkog, Appl. Phys. Lett. Vol.60, 2692(1996)
4.20 A. Kasi Viswanath, E. J. Shin, J. I. Lee, S. Yu, and D. Kim, J. Appl. Phys. 83, 2272(1998)
4.21 S. Fischer, C. Wetzel, E. E. Haller, and B. K. Meyer, Appl. Phys. Lett. Vol.67, 1298(1995), and references therein.
4.22 M. Leroux, N. Grandjean, B. Beaumont, G. Nataf, F. Semond, J. Massies, and P. Gibart, J. Appl. Phys. Vol.86, 3721(1999), andreferences therein.
4.23 B. Monemar, H. P. Gislason, and O. Lagerstedt, J. Appl. Phys. Vol.51, 640(1980)
4.24 H. Y. An, O. H. Cha, J. H. Kim, G. M. Yang, K. Y. Lim, E. -K. Suh, and H. J. Lee, J. Appl. Phys. Vol.85, 2888 (1999).
4.25 J. Jayapalan, B. J. Skromme, R. P. Vaudo, and V. M. Phanse, Appl. Phys. Lett. Vol.73, 1188(1998)

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