2-1 氮化銦的結構
氮 化 銦 可 以 有 兩 種 晶 格 結 構 。 分 別 是 六 角 烏 采 結 構 (hexagonal wurtzite，h-InN)和立方閃鋅結構(cubic zinc-blende，
c-InN) ，如圖 2-1 所示。若氮化銦處於六角烏采結構的穩定型態 時，則立方閃鋅結構在其中將為次穩定型態，而我們研究的部 份，主要是以六角烏采結構的氮化銦為主[4]。
六角烏采結構的氮化銦在單位晶格中由四個原子所組成(兩 個 In-N 原子對)，而立方晶結構的氮化銦在單位晶格中由兩個原 子所組成(一個 In-N 原子對)。在這兩種情形中，銦原子旁皆連接 著四個氮原子，其形狀就像是一四個椎角為氮原子的四面體，其 中心放置銦原子的方式做連結，反之氮原子四周亦以相同方式連 接四個銦原子。六角結構與立方晶結構的氮化銦不同的地方在於 其堆疊方式：六角結構的氮化銦是沿[0001]方向以 ABAB……的 方式堆疊，立方晶的氮化銦是沿[111]方向以 ABCABC……的方 式堆疊。
2-2 六角烏采結構氮化銦的晶格振動 克散射(stokes scattering)，而”+”表示法，代表反史托克散射 (anti-stokes scattering)。散射光的頻率相較於入射光的頻率差，我 們稱作拉曼位移(Raman shift)，其範圍通常由 50 ~ 1000 cm-1。通 常使用的激發光源從近紅外光至近紫外光光源皆有人用於實驗 中。通常我們將拉曼散射中的幾何關係描寫成KL(aL,as)Ks，入射 光方向(入射光極化方向，散射光極化方向)散射光方向。在晶格 振動的情況下，散射截面(scattering cross section)在非零情況下的
幾何結構中可測得拉曼光譜。
光學聲子(transverse optical；TO)。E2和BB1是非極化形式，其中E2
的拉曼訊號只有在B1B 訊號強度不明顯的時候才會表現出來。圖 2-2 即為在單位晶格中，這些聲子模能所對應的原子振動形式，
其中E2和BB1模態根據其不同的原子振動方式，振動層頻率略為不 同，因而以E2 (high)和E2 (low)兩種方式表示。
因此六角烏采結構的氮化銦在拉曼光譜中可測得有A1(LO)、
E1(LO)、E2(high)、A1(TO)、E1(TO)，和E2(low)等，六種拉曼模 態[8]。
圖2-1 氮化銦原子組成結構圖(a)六角烏采結構(b)立方閃鋅結構。
圖2-2 六角烏采結構氮化銦在 c 軸方向的原子振動模態，其 中H，L 分別表示模態的高頻與低頻。
Geometry configuration Active phonon modes x
表 2-2 六角烏采結構氮化銦的拉曼資料
2-3 X 光繞射
X 光繞射(X-ray diffraction；XRD)是用來測量晶格結構的一 種非破壞性技術，常被用來分析所成長的結構與底下基板間的晶 格不匹配程度，同時也可確定樣品磊晶結構的優劣。繞射現象可 視為入射光被不同晶面的多重反射結果。在某些入射角下，從相 鄰晶面反射波彼此相位相同，光程差為波長的整數倍，因而產生 建設性干涉，其條件如下，
2dhklsin
θ
= nλ
(1)滿足此條件便可產生繞射，稱為布拉格定律(Bragg’s law)(圖 2-3)。
圖2-3 布拉格定律示意圖。
不同的晶體結構晶面間距d會有所差異，其中 hkl 是晶格中 的方向，因此會有不同組合之繞射角(2θhkl)。繞射的發生除了必 須滿足布拉格條外，也會受晶體對稱性影響。當單位晶格內所含 原子數目不只一個時， 由於這些原子彼此的對稱關係，而限制 了某些繞射的發生，稱為消光條件。所以當X光照射晶體時，只 有在某些特定的入射角才會出現繞射波，這主要是決定於單位晶 格的形狀、大小及對稱性。此外，單位晶格內組成原子不同時，
由於各原子對 X 光散射能力相異，故雖結構相同也會造成不同 的繞射強度。基本上晶體之XRD實驗提供兩項重要訊息：一是繞 射的角度 2θ，二是繞射的強度，其中第一項訊息提供了晶體之晶
格形狀大小的資料；而第二項訊息則提供了晶體內部組成原子種 類及位置的資料。