穿透式電子顯微技術分析

4.2.4.1 25 ^oC 沉積薄膜之 TEM 分析

圖 4-21 為 25 ^oC 沉積薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) Mapping 分 析、(c)元素碲(Te) Mapping 分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)高倍率 TEM 影像及其 擇區繞射圖譜與(f)EDX 圖譜。由圖 4-21-(b)和(c)中可看出，鎵元素與碲元素四散分布於 薄膜中，無明顯排列或集中等趨勢。而在其高倍率 TEM 影像中，亦可觀察到此薄膜結 晶性不佳，僅有少數晶粒存在，又根據其擇區繞射圖譜分析可知，優選方向為(111)和(200)，

所對應的原子平面間距分別為 0.34、0.29 nm，與 XRD 繞射圖譜分析結果吻合。

圖 4-21：25 ^oC 沉積薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) Mapping 分析、

(c)元素碲(Te) Mapping 分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)高倍率 TEM 影像及其擇區 繞射圖譜與(f)EDX 圖譜。

45

4.2.4.2 三小時 225 ^oC 退火薄膜之 TEM 分析

圖 4-22 為三小時 225 ^oC 退火薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) 線 分析、(c)元素碲(Te) 線分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)與(f)分別為碲化鎵和碲之高 倍率 TEM 影像及其擇區繞射圖譜、(g)與(h)為其對應之 EDX 圖譜。由圖 4-22-(a)中可看 出，經過三小時 225 ^oC 退火後，此薄膜呈現明顯兩相分離的現象，且由線分析可知，此 兩相分別為碲化鎵與碲。個別觀察其高倍率 TEM 影像，相較於原 25 ^oC 沉積薄膜，225

oC 退火薄膜之碲化鎵(圖 4-22-(e))晶粒變大，所占比例亦有提升，可知結晶性獲得改善，

但仍呈現多晶形態，又根據其擇區繞射圖譜分析，優選方向為(220)，原子平面間距則為 0.21 nm。第二相析出的碲，觀察其高倍率 TEM 影像並對其作擇區繞射圖分析，發現此 相為一單晶結構，優選方向為(100)、(101)和(001)，原子平面間距則分別為 0.38、0.32 和 0.59 nm，與 XRD 繞射圖譜分析結果吻合，再輔以 EDX 圖譜分析(圖 4-22-(h))，確認 此析出之第二相為單一碲元素所組成。

46

圖 4-22：三小時 225 ^oC 退火薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) 線分析、

(c)元素碲(Te) 線分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)與(f)分別為碲化鎵和碲之高倍率 TEM 影像及其擇區繞射圖譜、(g)與(h)為其對應之 EDX 圖譜。

47

4.2.4.3 三小時 250 ^oC 退火薄膜之 TEM 分析

圖 4-23 為三小時 250 ^oC 退火薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) Mapping 分析、(c)元素碲(Te) Mapping 分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)與(f)分別為 碲化鎵和碲之高倍率 TEM 影像及其擇區繞射圖譜、(g)與(h)為其對應之 EDX 圖譜。由 圖 4-23-(a)中可看出，經過三小時 250 ^oC 退火後，此薄膜亦呈現兩相分離的現象，且由 Mapping 分析可知，此兩相分別為碲化鎵與碲。由圖中則可觀察到，碲的上方均留有空 隙，與前述 SEM 影像分析結果的部分填充之河流結構吻合。觀察碲化鎵的高倍率 TEM 影像(圖 4-23-(e))，發現結晶性依舊不佳，又根據擇區繞射圖譜分析，優選方向為(220)，

原子平面間距則為 0.21 nm。第二相析出的碲，觀察其高倍率 TEM 影像並對其作擇區繞 射圖分析，發現此相為一單晶結構，優選方向為(001)，原子平面間距 0.59 nm，與 XRD 繞射圖譜分析結果吻合，再輔以 EDX 圖譜分析(圖 4-23-(h))，確認此析出之第二相為單 一碲元素所組成。

48

圖 4-23：三小時 250 ^oC 退火薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) Mapping 分析、(c)元素碲(Te) Mapping 分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)與(f)分別為碲化鎵和 碲之高倍率 TEM 影像及其擇區繞射圖譜、(g)與(h)為其對應之 EDX 圖譜。

49

4.2.4.4 十二小時 225 ^oC 退火薄膜之 TEM 分析

圖 4-24 為十二小時 225 ^oC 退火薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) Mapping 分析、(c)元素碲(Te) Mapping 分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)與(f)分別為 碲化鎵和碲之高倍率 TEM 影像及其擇區繞射圖譜、(g)與(h)為其對應之 EDX 圖譜。由 圖 4-24-(a)中可看出，經過十二小時 225 ^oC 退火後，此薄膜呈現明顯兩相分離的現象，

且由 Mapping 分析可知，此兩相分別為碲化鎵與碲。個別觀察其高倍率 TEM 影像，相 較於原 25 ^oC 沉積薄膜，225 ^oC 退火薄膜之碲化鎵(圖 4-24-(e))結晶性明顯獲得改善，但 仍呈現多晶形態，又根據其擇區繞射圖譜分析，優選方向為(111)，原子平面間距則為 0.34 nm。第二相析出的碲，觀察其高倍率 TEM 影像並對其作擇區繞射圖分析，發現此 相為一單晶結構，優選方向為(100)、(101)和(001)，原子平面間距則分別為 0.38、0.32 和 0.59 nm，與 XRD 繞射圖譜分析結果吻合，再輔以 EDX 圖譜分析(圖 4-24-(h))，確認 此析出之第二相為單一碲元素所組成。

50

圖 4-24：十二小時 225 ^oC 退火薄膜之(a)低倍率橫截面 TEM 影像、(b)元素鎵(Ga) Mapping 分析、(c)元素碲(Te) Mapping 分析、(d)試片低倍率 TEM 影像、(e)與(f)分別為碲化鎵和 碲之高倍率 TEM 影像及其擇區繞射圖譜、(g)與(h)為其對應之 EDX 圖譜。

51