人類對於微觀世界的追求探討，已經進入奈米（10-9ｍ）尺度的階段，奈米結 構材料的研究，也越來越深入且廣泛。近年來材料研究上，對奈米碳管投入了龐 大心血，在成長時常會使用奈米結構模板作為成長基材，其中在金屬氧化物模板 中，陽極氧化鋁（Anodic Aluminum Oxide；AAO），早在 40 年前，人們在 Al 基 材上成長陽極氧化鋁已有相當的研究，不過由於當時對奈米材料的意識尚未萌 substrate 上的 nano-islands 成核必能降低 strain energy；Mynbaeva et al. 已 發表出在多孔的 GaN 上成長 GaN，可以得到高品質且 strain-released GaN；另 外他們還在有奈米孔洞的 SiC 基板上成長 GaN，可以觀察到缺陷減少且 strain relaxation。故由以上實驗及理論，可預期若要再進一步提升薄膜的品質，則必
須使橫向成長延伸至奈米的尺度，根據這些論文不難發現，他們在 substrate 上 patterned GaN 上成長 GaN 及以 Si(111)為基板與用多孔性氧化鋁為樣版在 SiO2 上開 pattern，以 Lateral Epitaxial Overgrowth（LEO）的原理來成長 GaN，其 研究都有相當不錯的成果。截至目前來說，以研究多孔性氧化鋁的歷史來說是相 當的久遠，可是把多孔性氧化鋁應用在磊晶技術上的研究卻少見，因此相信此技 術在應用上可能有其需要克服的難題，所以希望藉此計劃來開發出關鍵技術。
對多孔性氧化鋁製作的相關研究，由於多孔性氧化鋁的發展已有相當的時間
了，所以有關其製作的相關論文相當的多，故在此並不列出有關多孔性氧化鋁製 作的研究情況，在此只針對多孔性氧化鋁在磊晶上的應用做列舉，整理如下：
［Ａ］2002 年 Liang 等人把鋁箔二次陽極氧化後用一些製作程序做出 free-standing 的氧化鋁薄膜，接著把氧化鋁薄膜與 Si(111)結合後以 reactive ion etching 的方式做出 nanoporous Si，最後把氧化鋁移除後直 接在 nanoporous Si 上成長 GaN。
［Ｂ］2004 年 Y. D. Wang 等人在 GaN 上鍍鋁後做二次陽極氧化，接著以 ICP 去 蝕刻 GaN，再以化學藥品移除氧化鋁，並利用 SEM、room temperature micro-PL 和 room temperature micro-Raman 分析 patterned GaN 的品質。
［Ｃ］2005 年 Y. D. Wang 等人以 PECVD 在 GaN/AlN/Si(111)上沈積 SiO2，然後 以 e-beam 在 SiO2上沈積鋁，再做二次陽極氧化，接著以 ICP 蝕刻 SiO2後 再移除氧化鋁，之後再去成長 GaN，其 GaN 的缺陷密度有明顯的降低，故 nanoscale 的 LEO 比以往的 LEO 能更有效的降低缺陷密度。
［Ｄ］2005 年 Y. D. Wang 等人在 GaN 上鍍鋁後做二次陽極氧化，接著以 ICP 去 蝕刻 GaN，再以化學藥品移除氧化鋁，然後以 air-bridged 側向成長的方 式成長 GaN，並利用 SEM 和 AFM 發現此法能降低 GaN 表面的缺陷。
研究動機
陽極氧化鋁是一個已經發展多年的技術，它會形成緻密有序的奈米級孔洞，
調整氧化時的參數可以有效控制孔洞的大小及高度，早期運用在鋁門窗的色澤控 制上，近年來奈米結構材料的發展與應用上，能精確控制大小、生長方向，且具 有週期性排列是必須面對的課題。除了一連串複雜的黃光、微影、蝕刻製程之外，
模板技術便是達到此要求的捷徑之一。其中，多孔性氧化鋁模板技術，同時具有 高深寬比、大面積製程簡單的優點，故希望結合實驗室的磊晶技術，將多孔性氧
化鋁模板代替黃光製程的光罩；另外希望再配合選擇性側向成長的技術成長 GaN 厚膜以期達到降低缺陷密度。同時利用熱膨脹係數的不同及多孔性氧化鋁的孔洞 使得上面的磊晶厚膜和底下的模板晶種接觸面積小之特性，使磊晶從高溫降到室 溫時，可利用應力將厚膜自動剝離，進而製作出獨立式 GaN 基板，但在之前對多 孔性氧化鋁的研究中，很多都是在鋁片或鋁箔上成長多孔性氧化鋁，因此在本研 究中，將朝向在矽基板上成長多孔性氧化鋁模板，並控制期孔洞參數以提昇多孔 性氧化鋁的應用範圍，藉由改變不同的陽極處理條件來觀察多孔性模板各項參 數，如孔徑大小、孔洞密洞與深寬比…等等。