利用Cat-MBE 技術研究III族氮化物材料之成長及元件製作(I)

Abstract

目前人們對於氮化鎵單晶材料的成長主要依賴於MOCVD 和MBE 技術。對於MBE 技 術，由於缺乏合適的Ｎ源，目前人們只能利用RF 或ECR 電漿技術激發N2 或NH3 氣產 生游離的N 離子，實現MBE 在低溫、低壓條件下的GaN 成長。但是，RF 或ECR 電漿 所產生的高能離子流會對薄膜產生損傷，影響氮化鎵磊晶層的品質。針對此缺點，本計 畫首次提出將「熱燈絲催化NH3 氣技術」用於氮化鎵MBE，首此提出Cat-MBE 的概 念，因為熱燈絲催化NH3 氣或N2 氣生成的活性N*、NH*、NH2 *離子不具備高能量，因 此利用此種技術提供氮源不會對氮化鎵磊晶薄膜造成損傷而造成更多額外的缺陷，這對 提高元件的性能有很大益處。本計畫的主要任務是，利用自主開發出的全球首台 Cat-MBE 設備，研究高品質GaN 磊晶薄膜的成長，探討Cat-MBE 的GaN 成長機制， 找出最佳成長條件，並以此為基楚上進一步製作出具有實用價值的氮化鎵LEDs 和 HEMTs 元件。我們還將針對InGaN 及InN 材料成長、III 族氮化物量子點結構以及 GaN/AlGaN 超晶格結構等具有潛在應用價值的領域進行一些有意義的研究，目前在這 些領域仍有許多關鍵技術未得到解決。本計劃的最終目標將此項成長技術及所開發設備 推向產業界。