實驗設計：
在此小節中，為了了解不同的溫度對 a-plane GaN 成長的影響，因此，固定生 長條件為壓力為 100mbar、五三比為 50、HCl 流量為 20sccm、純氫氣、厚度為 175um，
調變的溫度分別為 1100oC、1050oC、1000oC，成長完的樣品以常溫 PL、低溫 L 以及 Raman 量測，觀察樣品的光學特性與晶體品質
圖 4-3-2-1. a-plane GaN 不同溫度之常溫 PL 圖
- 40 -
圖 4-3-2-2.PL peak 以及半高寬對溫度之關係圖
表 4-3-2-1. a-plane GaN 不同溫度之常溫 PL peak 表
實驗結果：
從常溫 PL 圖中，可發現 PL peak 隨著溫度增加，有藍移的現象，換句話說，就 是壓應力變大，在 1100oC 時，PL 半高寬是最小的，代表晶體品質有變佳的趨勢，而 且缺陷密度也越來越小，可能原因是隨著溫度的增加，原子的擴散長度(diffusion length)較大，造成側向成長速率較快，使得原子排列較完美，缺陷比較少。根據文 獻指出，a-plane GaN 基板翹曲可能原因是由於在上層與下層的缺陷密度不同，缺 陷會把晶格間的距離拉開，造成缺陷多的區域晶格間距離較缺陷少的區域大。因此，
隨著溫度增加，a-plane GaN 基板翹曲程度越嚴重，使得上層原子受到的壓應力越 大。圖 4-3-1-17 中，1000oC 樣品的發光強度是最大的，主要因為溫度較低，側向成 長速率較慢，容易形成如圖 4-1-1-2 的表面，相對於其他溫度所成長出的表面是非常 粗糙的，使得出光率提高，造成發光強度變強。
- 41 -
圖 4-3-2-3. a-plane GaN 不同溫度之低溫 PL 圖(10K)
圖 4-3-2-4.NBE peak、Intensity 對溫度之關係圖
- 42 -
表 4-3-2-2. a-plane GaN 不同溫度之低溫 PL NBE peak、半高寬、Intensity 表
圖 4-3-2-5.BSF 半高寬、Intensity 對溫度之關係圖
表 4-3-2-3. a-plane GaN 不同溫度之低溫 PL BSF 半高寬、Intensity 表
先討論 NBE 的部分，在 1000oC 的樣品，peak 位置有兩個，可能是量測時，樣品 的 c 軸方向與 E 夾一個角度，因為不管在 E⊥c 或是 E∥c，DoXA peak 都會存在，因 此，我們只探討 DoXA peak 的位置變化，可看到溫度越高，DoXA peak 越大，晶格所 受壓應力越大，發光強度越強，原因同常溫 PL 所說，也就是隨著溫度的增加，原子 的擴散長度(diffusion length)較大，造成側向成長速率較快，晶格排列變佳。在 圖 4-3-1-14 中，可發現在 E⊥c 的條件下，雖然只出現一個 peak，但是半高寬卻被 另一個未顯現的 peak 拉寬，因此在比較 PL 半高寬方面，只拿 1000oC 與 1050oC 相比 較，可看到半高寬隨溫度增加而下降，也是由於原子獲得的能量提高，使得原子的
- 43 -
擴散長度(diffusion length)變長，造成側向成長速率較低溫快，晶體品質相對提 升。在表 4-3-2-3 中，BSF 半高寬隨著溫度增加而減少，但強度並沒有減少，光是 改變溫度，BSF 密度並沒有改變很多。
圖 4-3-2-6. a-plane GaN 不同溫度之 Raman 圖
圖 4-3-2-7. E2 peak 對溫度之關係圖
- 44 -
表 4-3-2-4. a-plane GaN 不同溫度之 E2 peak 表
從 Raman 量測結果來看，跟 stress free 的 E2 peak 567 cm-1比較，發現溫度 越高，E2 peak 越大，表示晶格所受壓應力越大，趨勢跟前面的常溫 PL 與低溫 PL 是一樣的。綜合所有結果來看，選擇溫度方面，在 1100oC 成長 a-plane GaN 是最適 合的生長參數。