壓痕負載速率與持壓效應對氮化鎵磊晶薄膜壓痕量測結果之探討

Abstract

本論文主要探討氮化鎵磊晶薄膜受到壓縮應力破壞後之奈米機械性質與陰極螢光特性。在實驗中，首先使用有機金屬化學氣相磊晶法在C軸(0 0 0 1)藍寶石基板上成長氮化鎵磊晶層，接著運用奈米壓痕量測技術研究磊晶薄膜在不同持壓時間以及壓痕速率下的彈塑性變形行為，並運用原子力顯微鏡以及陰極螢光量測系統，觀察磊晶薄膜受破壞後的表面形貌與激發光譜特性的變化。 由奈米壓痕實驗結果顯示，氮化鎵磊晶薄膜受到負載的過程中，因潛變效應(Creep)的影響使得壓痕深度隨著持壓時間逐漸加深，而硬度值則呈現下降的趨勢；此外，在相同持壓時間作用下，較快的壓痕速率使得潛變深度變化更為明顯。由陰極螢光分析得知，材料在受到負載破壞後，激發光譜強度則因材料內部差排增生而受到抑制。本研究結果發現藉由不同破壞模式所形成之差排，對於氮化鎵的機械性質與陰極螢光特性都會有不同程度的改變。