近幾年來，對 III 族氮化物材料的研究廣泛受到重視。如圖 1-1[1]所示，
氮化銦(InN)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)其室溫下的能隙值分別為 0.64 eV、
3.43 eV，以及 6.14 eV，將此三種化合物透過不同組成比例的混成，可得 到能隙介於 0.64 eV 到 6.14 eV 的三元或四元化合物。特別在氮化銦鎵系統 中，其能隙涵蓋了紫外光、可見光，以及紅外光的波段，若用其當作多接 面太陽能電池(multijunction solar cell)的材料，將可吸收將近整個太陽光頻 譜的光。
圖 0-1 III 族氮化物能隙變化圖
除了寬能隙的特點以外，對氮化銦鎵材料而言，低載子有效質量 (effective mass)、高載子遷移率(carrier mobility)以及高吸收隙數(absorption coefficient)等特點[2]，也是其適合發展為太陽能電池材料的一些優勢。此 外，經由理論計算，氮化銦鎵太陽能電池之能量轉換效率可高達 60%[3]。
雖然擁有上述的一些優點，但利用氮化銦鎵作為太陽能電池的材料還 是面臨了不小的挑戰。因為氮化銦與氮化鎵之晶格常數(aInN = 3.540 Å ，
aGaN = 3.186 Å )差異所形成之晶格不匹配高達 11.3%，導致固相氮化銦鎵的 互溶(miscibility)能力相當低，G. B. Stringfellow 教授於 1996 年在熱平衡條 件下計算[4]，當成長溫度為 800oC 時，只能允許 6%的銦溶入氮化鎵，8%
的鎵溶入氮化銦，其餘組成都不穩定而會傾向高銦組成與高鎵組成形成穩 定的固相結晶，及所謂的相分離(phase separation)。就實際的實驗結果而言，
目前普遍發現組成波動(compositional fluctuation)的現象存在於氮化銦鎵材 料中，甚至會有一些富銦的叢集(In-rich cluster)產生，而這些組成不均勻的 現象對於太陽能電池的應用上是不利的。2010 年 K. Y. Lai 等人發現，銦組 成的波動使得氮化銦鎵量子井太陽能電池之填充因子(fill factor, F)只有 30%，能量轉換效率(energy conversion efficiency, η)也只有 0.48%[5]。他們 認為銦組成的波動會使得原本的量子井中出現局部的淺層量子井(銦含量 較少的局部區域)，淺層量子井因為能隙較大，對於原本欲使用的特定光源，
其光子能量可能會小於該能隙而無法激發出載子；另一方面，由較深層的
量子井中激發出的載子，也可能會被淺層量子井所捕捉，而降低光電流的 產生。
有鑑於此，抑制氮化銦鎵材料中組成不均勻的現象是必須的。一般而 言，組成不均勻的現象也會表現在光學特性上。因為當材料內部有局部的 富 銦 區 塊 ， 該 區 塊 會 形 成 局 部 的 位 能 最 低 點 ， 當 能 量 高 於 吸 收 邊 緣 (absorption edge)的光子被材料吸收後，激發出的載子會鬆弛至位能最低點 再復合放光，造成發光峰值的能量低於其吸收邊緣的現象。而吸收邊緣與 發光峰值的能量差，即所謂的史托克位移(Stokes shift)。在氮化銦鎵材料中，
史托克位移是一般用來衡量材料內部組成均勻性的量化指標。在本論文研 究中，我們研究不同磊晶參數對史托克位移的影響，並且提出降低史托克 位移的相關機制。
本篇論文接下來的內容中，第二章會先針對所進行的實驗原理，以及 分析的理論做介紹；第三章會敘述樣品製備的流程與磊晶參數，以及各實 驗的儀器設置與量測條件；第四章會針對各系列樣品史托克位移的變化做 分析與探討；最後在第五章做總結。