III族氮化物微結構與奈米晶粒之光電特性量測與磊晶成長之研究(I)

Abstract

目前深紫外波長氮化鎵/氮化鋁鎵(GaN/AlGaN)是可行的白光半導體元 件材料， 但是，對於這種新興的氮化物材料，仍有許多未知的領域。本計畫之主旨 是在本實驗室既有的基礎上， 結合磊晶、光學、電性與奈米技術， 利用 MOCVD 磊晶系統、微螢光光譜(Micro-photoluminescence, Micro-PL)、微拉曼光 譜(Mirco-Raman)、原子力顯微鏡(AFM)相關之表面電性分析及近場掃瞄螢 光光譜(Near-field Scanning Optical Microscopy)，對氮化鎵/鋁材料的物理現 象， 例如雜質摻雜V 型缺陷(V-shaped pits)、六角丘(Hillocks)及奈米晶粒 (Nanocrystals)進行微光譜研究、光泵誘發輻射機制與成長機制之探討。 本計畫之特色為探討氮化鎵/氮化鋁鎵材料表面微結構之物理基礎研究，並兼顧氮化 鎵/鋁深紫外波長材料未來的應用與發展，其主要的內容包括 1. 氮化鎵鎂摻雜(GaN:Mg)塊材表面V 型缺陷之光電特性分析 2. 氮化鋁鎵六角丘結構(AlGaN Hillock)之光學特性分析 3. 奈米晶粒結構微螢光光譜量測分析 4. 單一奈米晶粒結構之近場光學檢測與近場拉曼光譜系統開發 5. 奈米晶粒光電特性的結合 在本計畫中，本實驗室將延續先前所提出之國科會計畫相關之研究成果，包括奈米 奈米晶粒結構之室溫微光激發螢光光譜、氮化鋁鎵/氮化鎵塊材結構之表面V 型缺陷態 之微區光譜分析、近場光學光譜對V 型缺陷態躍遷機制與分佈之研究、六角丘結構螢光 特性等，並利用近場光學系統及微拉曼系統來研究摻雜態V 型缺陷/六角丘之光激發復 合機制、奈米晶粒結構載子分佈與遷移(carrier distribution & migration)特性及六角錐結 構成長機制與光特性研究等。 此外，我們亦將計畫建立一套近場光學拉曼光譜量測系統，期針對奈米等級單一區 域做同步解析螢光光譜與拉曼光譜之分析，結合原子力顯微鏡之單區分析，俾使其光電 特分析能夠更準確與吻合。