1.69 cm2/V/sec，康寧玻璃基板濺鍍之氮化銦電子移動率為 1.31
在文獻[36][37]中，吾人知道濺鍍氮化銦薄膜時，溫度在約 370
℃~400℃時，能獲得較高的電子移動率，以及較低的載子濃度。較高 的電子移動率為本研究所追求的，而在本實驗中亦針對改變濺鍍時的 腔體溫度，作了一系列的分析比較。受限於本實驗系統的溫度限制，
我們在室溫至 400℃區間，進行不同沉積溫度時的薄膜製作。
以直流功率 25W、氮氣 6 sccm，濺鍍銦鈀 15 分鐘，濺鍍時的腔 體溫度，取室溫 50℃（室溫濺鍍時約 48℃～53℃）、100℃、200℃、
300℃、至 400℃，實驗所得之霍爾量測數據如表 4.1，電子移動率及
下降。因此若要提高氮化銦的電子移動率，則必需要找到一個最適合 參數，改變氮氣流量為 5 sccm、4 sccm、3 sccm、2 sccm，再與氮 氣 6 sccm 的樣品作電子移動率的比較，實驗所得之霍爾量測數據如 表 4.3，其比較圖為圖 4.4，圖中的載子濃度與前文所敘述的趨勢並 不符合，也顯示了本系列樣品的成分，會隨著參數而改變。另外表 4.4 為本系列樣品的 EDS 元素能量分析表，包含了三種元素的比較，
分別是銦、氮、以及氧，表 4.4 做成圖即為圖 4.5。 形。實驗結果，在 100℃、200℃時，亦呈現本趨勢，即氮氣越少電
子移動率越高。其比較圖如圖 4.6，在低溫低流量時，電子移動率有
200℃、4sccm 的晶相十分複雜，包含了有：<1011>、<0002>、<1013>、
及<0004>；而 400℃時的晶相便十分單純，僅含：微量的<1011>、
<0002>、<0004>，其中<0002>佔了絕大部份[38]。雖然低溫低流量能 得到高電子移動率，但因薄膜對基板的附著性不佳，是故選用晶相較 一致且附著性較好的 400℃作為下一小節的製程參數，以求樣品分析 時的穩定性。而低溫低流量濺鍍出的氮化銦薄膜，若是能夠利用其他
的方式，提高薄膜的附著性與晶相的統一，亦是一個很好的選擇。 25W、氮氣流量 6sccm、腔體溫度 400℃的製程參數下，未加入緩衝層 之電子移動率為 1.31 cm2/V/sec，加入緩衝層後電子移動率提升為 13.78 cm2/V/sec。在直流功率 25W、氮氣流量 2sccm、腔體溫度 400
℃的製程參數下，未加入緩衝層之電子移動率為 7.98 cm2/V/sec，加
入緩衝層後電子移動率提升為 27.80 cm2/V/sec。本系列樣品霍爾量
板的的訊號，表示 X-ray 繞射分析樣品時，能夠偵測至基板的深度，
且在圖 S 中卻沒有氮化鋁的訊號，也表示著兩種不同基板的樣品中，
所濺鍍的氮化鋁緩衝層是非晶結構（amorphous）。
表 4.1
固定氮氣流量改變溫度所得之電子移動率及載子濃度表
temperture(℃) N2 flow(sccm) mobility(cm2/V/sec) concentration(cm-1)
50 6 0.22 1.842×1020
100 6 0.25 1.256×1020
200 6 0.71 5.392×1019
300 6 0.47 2.380×1020
400 6 1.31 1.681×1020
表 4.2
氮氣流量對腔體壓力的對照表
N2 flow(sccm) pressure(torr)
6 1.3×10-2 5 5.5×10-3 4 2.0×10-3 3 1.1×10-3 2 9.5×10-4
表 4.3
改變氮氣流量所測得的電子移動率與載子濃度表
temperture(℃) N2 flow(sccm) mobility(cm2/V/sec) concentration(cm-1)
400 6 1.31 1.681×1020
400 5 1.47 3.123×1020
400 4 2.91 2.476×1020
400 3 4.88 5.018×1020
400 2 7.97 4.840×1020
表 4.4
改變氮氣流量的 EDS 成分分析表
element weight(%) element atomic(%) N2 flow
(sccm) In N O In N O
2 55.49 36.7 0 60.19 39.80 0 3 50.29 42.37 0 54.28 45.73 0 4 47.89 45 0 51.56 48.44 0 5 49.08 43.75 0 52.88 47.13 0 6 40.96 33.96 19.33 43.46 36.03 20.50
表 4.5
加入緩衝層後與未加緩衝層的變氮氣電子移動率比較表 mobility(cm2/V/sec)
N2 flow
(sccm) Corning Corning_
Buffer Layer
6 1.311 13.784
5 1.47926
4 2.915209 11.826
3 4.883365
2 7.975443 27.803
圖 4.1(a)
在康寧玻璃上所成長之氮化銦，掃描式電子顯微鏡所觀察到的表面型態
圖 4.1(b)
在康寧玻璃上所成長之氮化銦，原子力顯微鏡所觀察到的表面型態
圖 4.2
在藍寶石基板上所成長之氮化銦，原子力顯微鏡所觀察到的表面型態
圖 4.3
溫度對氮化銦薄膜電子移動率及載子濃度影響之比較圖
1 2 3 4 5 6 7 0
2 4 6
8 mobility
concentration
N2 Flow (SCCM) Mobility (cm2 /V/sec)
1.50E+020
Concentration (1/cm 3)
圖 4.4
relativ e intensity (A.U.)
N
2flow (SCCM)
050 100 150 200
250 300
350 400
450
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Inte n s ity (A.U .)
2-Theta-Scale
In te n s it y (A .U .)
2-Theta-Scale
圖 4.8
400℃濺鍍氮化銦之 XRD 圖
圖 4.9
氮化鋁緩衝層示意圖
圖 4.10(a)
氮化鋁緩衝層上成長氮化銦之電子顯微鏡分析圖，放大 6K 倍率
圖 4.10(b)
未加入緩衝層之氮化銦表面電子顯微鏡分析圖，放大 6K 倍率
圖 4.11(a)
氮化鋁緩衝層上成長氮化銦之電子顯微鏡分析圖，放大 20K 倍率
圖 4.11(b)
未加入緩衝層之氮化銦表面電子顯微鏡分析圖，放大 20K 倍率
圖 4.12(a)
氮化鋁緩衝層上成長氮化銦之電子顯微鏡分析圖，放大 100K 倍率
圖 4.12(b)
未加入緩衝層之氮化銦表面電子顯微鏡分析圖，放大 100K 倍率
2 3 4 5 6 0
5 10 15 20 25 30
Mobility (cm
2/V/sec)
N2 Flow (SCCM) Corning | InN
Corning | BufferLayer | InN
圖 4.13
加入緩衝層與未加入緩衝層之變氮氣電子移動率比較圖
In
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
In te n s it y (A.U .)
2-Theta-Scale
In te n s ity ( A .U .)
2-Theta-Scale
圖 4.17
基板為藍寶石基板之加入氮化鋁緩衝層樣品 XRD 分析圖