Abstract
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。