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三族氮化物奈米柱異質接面陣列之成長與電子特性研究
Thesis

三族氮化物奈米柱異質接面陣列之成長與電子特性研究

劉嘉蓉
Masters, 國立清華大學, 物理系
2010

Abstract

異質接面磊晶 光電子顯微/能譜技術 奈米柱 烏采結構 極化場 本質能帶結構
本篇論文的研究主題為決定三族氮化物異質接面之本質能帶排列,排除自發極化場與壓電極化場之影響,使用同步幅射光電子顯微/能譜技術,決定出三族氮化物異質接面之本質價帶能差(ΔEv)和能帶結構。 利用電漿輔助式分子束磊晶系統(PA-MBE)成長出烏采結構之三族氮化物半導體之異質接面磊晶-氮化銦/氮化鎵/氮化鋁奈米柱陣列,使用光電子顯微/能譜術(SPEM/S)對其作截面微區探測,量測沿c軸垂直對齊的異質接面奈米柱陣列之劈裂面,幾何上為非極性面,故可排除自發極化場之影響;且經X光繞射分析(XRD)可知三族氮化物因低維度之關係能良好地釋放應力,異質接面奈米柱陣列近乎於無應力,排除了壓電極化場的影響。綜合兩者之結果,我們量測可得三族氮化物半導體之異質接面的本質價帶能差(ΔEv) 與本質能帶結構,氮化銦/氮化鎵、氮化鎵/氮化鋁和氮化銦/氮化鋁之異質接面價帶能差(ΔEv)分別為0.8狰0.1 eV、0.6狰0.1 eV 和1.4狰0.1 eV,吻合先前對三族氮化物異質接面薄膜的量測結果,並且遵守傳遞規則,此三族氮化物異質接面屬type-I異質接面。 此外,我們同時成長出三族氮化物奈米柱陣列,使用光電子能譜術(PES)確認其核帶到價帶之束縛能差值,對照已知的三族氮化物薄膜,證實核帶到價帶差值(ECL-EV)為一本質常數,使得我們對三族氮化物異質接面奈米柱陣列之本質價帶能差(ΔEv)的量測結果更具可信度。

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