在蒸鍍機內主要由蒸鍍室(evaporation chamber)和真空系統(Vacuum system) 所組成。在蒸鍍室內，固態的沉積材料，稱為蒸鍍源(Source)，被放置在一個由 高溫材料(refractory material，如鎢 tungsten，W)所製的坩堝(crucible)內，或放在 絲狀架(filament holder)上。通以直流電源。因電阻效應生熱，使蒸鍍源被加熱到 熔點，將蒸鍍源的金屬材料蒸發出來，如圖2-1 所示。坩堝或絲狀架也可以用鉬 (molybdenum, Mo)或鉭(tantalum, Ta)製成。蒸鍍源大多限於熔點較低的材料，如 鋁等。此外，腔體的真空度好壞是製作薄膜的重要因素。因為降低氣壓，可減少 或其它粒子，如:原子團(Radical)和離子等。因為在歷經表面擴散運動而失去部份 的動能之後，被晶片表面所吸附(absorbed)，進而沉積的。而這些佈滿在晶片表 面的粒子，主要是透過粒子的擴散或是強迫性的對流(Forced Convection)，從氣 體的來源處(Gas- Source)傳送到晶片的表面。這些來源有可能是蒸鍍(Evaporation Source)，也有可能是反應器裏的氣體供應源[25]。圖 2-2 為沉積步驟的分解圖。
2-3 p-n光偵測器理論介紹
光偵測器的作用在於將輸入光的訊號轉換成電訊號並輸出，p-n光偵測器的運
作可分成三個階段[26~27]：(1)光入射吸收區並產生電子-電洞對(2)電子-電洞對 荷存在，故稱為空乏區(depletion region)，亦因為沒有自由電荷，其阻抗很高，
使得幾乎所有的二極體偏壓都加在此接面上，故電場很強。
偵測器仍有電流輸出的現象，這種電流就稱為暗電流(Dark- Current)。受熱擾動 所造成的暗電流過大易造成光偵測器偵測錯誤，一般來說，暗電流依據材料會有 所不同，一般暗電流大小會從數個mA~幾個nA。所有的暗電流是熱離子發射電 流和空乏區的產生-復合電流組成[41]。圖2-5為p-n光偵測器在逆向偏壓時暗電流
的主要機制。 (absorption coefficient)。如圖2-7a，由光子通量的連續性可得：
x
這是因為光的能帶至能帶間的吸收在hν<Eg或λ>λc時，變的微不足道。
2-5 薄膜穿透率
穿透率的量測是將不同波長的光強照射樣品，而將通過的光強與光源光強的比 值作為穿透率，此參數會受到樣品在不同波段之不同折射率(refractive index)、吸 收係數(absorption coefficient)、消光係數(extinction coefficient)[47]。影響穿透率 的因素有:
(1) 膜內的缺陷，如混亂的晶格結構(disorder crystal)、邊界的散射(grain boundary scattering)
(2) 摻雜
(3) 成長條件
32 料之能隙(Energy gap)、電子親和力(electron affinity)、功函數(Work function)與上 述公式可完整的繪出該異質接面之能帶圖。
內部量子效率 電子電荷、h 為蒲朗克常數(Planck's constant)、ν為入射光波長的頻率，圖2-9為 光二極體在不同波長的量子效率。
若考慮元件的內部增益(internal gain)的因素，則光偵測器的響應度2-7式應修正如 下：
2-8 霍爾原理
霍爾效應的基本原理是建立在勞倫茲力(Lorentz force)上，當電子沿著垂直 外加磁場的方向移動，受到垂直作用力，此力和磁場的大小有關[35]。
由於不受幾何形狀限制的優點，且只需四點量測點，Van der Pauw量測法成為霍 爾量測最普遍的方法。首先在垂直方向取四組數據RA1~RA4，如圖2-11所示，平
四組數據可表示為 本研究採用Van der Pauw量測法，使用儀器為KEITHLEY 2420及自行架設的 量測套件，示意圖如圖2-15，磁場強度約為0.34特斯拉，量測溫度為室溫，量測 樣品在切割上以切成正方形為佳，於各角落焊銦點作為接點並將樣品置於樣品載 板上，利用電壓電流控制盒與KEITHLEY 2420的四點量測法搭配量測。
2-9 X-ray diffractometer(XRD)分析
本實驗所使用的XRD系統，靶材為銅靶(CuKα , λ=1.54056Å)。 X-ray繞射分 析是一種非破壞性的分析，可以提供我們有關薄膜材料的組成分析與相分析 [37]。晶體是在空間中由原子或原子團規則排列的固體，當X-ray射入晶體時會被 原子散射，產生繞射現象。在量測的過程中，由X-ray diffractometer的偵測器收 集訊號後，得到待測薄膜的繞射圖，可以從布拉格繞射定律(nλ＝2d(sinθ))，經過 此晶相鑑定後，對照晶體資料JCPDS(Joint of Committee on Power Diffraction Standards)資料卡，便可分析出薄膜材料的結晶結構。
2-10 掃描式電子顯微鏡與能量散射分析儀
本實驗使用的SEM為HITACHI S-43000N冷場形發射，掃描式電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscope)，SEM的工作原理[37]，是由電子槍產生電子束
後，經過高壓加速通過電磁透鏡組(condenser lens)、掃描線圈與屏蔽孔徑，聚焦 在樣品表面，激發出二次電子訊號，偵測器收集訊號並放大後，同步成像於螢幕 上，圖2-16為本校的SEM機台。
能量散射分析儀(Energy Dispersive Spectrometers，EDS)，常會附加在SEM系 統中，利用擴散鋰原子的矽晶偵測器，在低溫下操作接收被電子束激發出來的 X-ray，再經放大、分析其所對應的元素。圖2-17為學校的SEM機台結合EDS儀 器圖。
2-11 原子力顯微鏡
原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope，AFM)是由 Binning、Quate 及 Gerber 於 1986 年所提出[38]。其在科學應用上已廣為應用於奈米尺度的顯微分 析，對奈米科技有直接的助益。原子力顯微鏡屬於掃描探針顯微技術(Scanning Probe Microscopy，SPM)的一種，具有原子級解像能力，不僅僅可應用於材料表 面的檢測，並能在真空、氣體或液體環境下量測樣品。此類技術均是利用特製的 接接觸式(亦稱輕敲式，intermittent contactor tapping)，乃是介於接觸式與非接觸 式之間。掃描時探針以高頻在 Z 方向振動，且在每一週期的振動底部和樣品觸
碰一次，因此有了接觸式模式的精確度，而又不會因為過大的作用力而損壞表面