我們利用雙加熱有機金屬化學氣相沉積系統成長了四個系列的樣品,
分別為調變基板溫度系列、調變上蓋板溫度系列、調變五三比系列以及調 變三甲基銦流量系列。大部分樣品的史托克位移明顯低於一般團隊的結果,
在銦組成 0.2 到 0.3 之間,我們的史托克位移低於 50 meV;銦組成 0.3 到 0.5 之間,我們的史托克位移低於 250 meV;此外,銦組成 0.5 的樣品,其 史托克位移只有 387 meV,相較於一般結果接近 600 meV 有很大的落差。
我們發現基板溫度是影響史托克位移的一個重要參數,當其低於 675oC 時,
史托克位移有明顯的下降,主要原因是低基板溫度降低了原子的移動能力,
導致銦原子不容易聚集。另一方面,當上蓋板溫度上升或是五三比增加時,
分解出來的氫原子或是NHX的自由基數量也增加,其界面活化效應增加了 三族原子在表面的擴散長度,增加了銦原子彼此碰觸而聚集的機會,導致 銦組成更不均勻,而使史托克位移增加。最後,藉由(0002)面 X-ray θ-2θ scan 譜線半高寬的分析,發現低史托克位移的樣品,其發光來源為大範圍母體 的組成波動,而非位能較低的富銦叢集。由本論文研究可發現,雙加熱系 統因為有了上蓋板加熱源,可以增加氨的裂解率,因此幫助我們能夠在比 起一般團隊還要低的基板溫度下,成長出品質良好的氮化銦鎵薄膜,而低 基板溫度更使得樣品的史托克位移有明顯的下降,銦組成的波動明顯較小,
這是利用本雙加熱有機金屬化學氣相沉積系統成長氮化銦鎵薄膜的一大優 勢。
參考資料
[1] J. Wu, J. Appl. Phys. 106, 011101 (2009).
[2] Y. Nanishi, Y. Saito, and T. Yamaguchi, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1 42, 2549 (2003).
[3] A. Luque and A. Martı´, Phy. Rev. Lett. 78, 5014 (1997).
[4] I-h. Ho and G. B. Stringfellow, Appl. Phys. Lett. 69, 2701 (1996).
[5] K. Y. Lai, G. J. Lin, Y. L. Lai, Y. F. Chen, and J. H. He, Appl. Phys. Lett. 96, 081103 (2010).
[6] 鄭信民, 林麗娟 “X 光繞射應用簡介”, 工業材料雜誌 181 期 91 年 1 月 [7] S. M. de Sousa Pereira, K. P. O’Donnell, and E. J. da Costa Alves, Adv.
Funct. Mater. 17, 37 (2007).
[8] Charles Kittel, Introduction to Solid State Physics – eighth edition (Wiley, 2004).
[9] Mark Fox, Optical Properties of Solids (Oxford New York, 2001).
[10] 楊沛雯“Optical properties of In-rich InGaN dots grown at different temperature", 國立交通大學電子物理學系研究所 96 年 碩士論文 [11] 李芳葦“Growth and Characterization of In-rich InGaN epilayers", 國立
交通大學電子物理學系研究所 99 年 碩士論文
[12] 翁嘉駿“LabVIEW automatic control program design for the home-made metalorganic chemical vapor deposition(MOCVD) system and study on the optical and electrical properties of low-temperature grown gallium nitride(LT-GaN)", 國立交通大學電子物理學系研究所 99 年 碩士 論文
[13] J. R. Albani, Structure and Dynamics of Macromolecules: Absorption and Fluorescence Studies, p.58 (Elsevier Science, 2005).
[14] Donald A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles Third Edition, p.107 (McGraw-Hill, 2002).
[15] Y. L. Lai, C. P. Liu, and Z. Q. Chen, Appl. Phys. Lett. 86, 121915 (2005).
[16] J. G. Lu, S. Fujit, T. Kawaharamura, H. Nishinaka, Y. Kamada, T. Ohshima, Z. Z. Ye, Y. J. Zeng, Y. Z. Zhang, L. P. Zhu, H. P. He, and B. H. Zhao, J.
Appl. Phys. 101, 083705 (2007).
[17] K. P. O’Donnel, R. W. Martin, P. G. Middleton, S. C. Bayliss, I. Fletcher, W. Van der Stricht, P. Demeester, and I. Moerman, Mater. Sci. Eng., B 59, 288 (1999).
[18] R. Fornari, M. Bosi, M. Avella, O. Martinez, and J. Jimenez, “Assessment of the short and long range homogeneity of MOVPE−grown InGaN epilayers” , 10th European Workshop on MOVPE, Lecce (Italy) 8−11 June 2003.
[19] S. Chichibu, K. Wada, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 71, 2346 (1997).
[20] H. J. Chang, C. H. Chen, Y. F. Chen, T. Y. Lin, L. C. Chen, K. H. Chen, and Z. H. Lan, Appl. Phys. Lett. 86, 021911 (2005).
[21] E. Fred Schubert, Light-Emitting Diodes, p.146 (Cambridge University Press, 2006).
[22] S. W. Feng, E. C. Lin, T. Y. Tang, Y. C. Cheng, H. C. Wang, C. C. Yang, K. J. Ma, C. H. Shen, L. C. Chen, K. H. Kim, J. Y. Lin, and H. X. Jiang, Appl. Phys. Lett. 83, 3906 (2003).
[23] S. F. Chichibu, M. Sugiyama, T. Kuroda, A. Tackeuchi, T. Kitamura, H.
Nakanishi, T. Sota, S. P. DenBaars, S. Nakamura, Y. Ishida, and H.
Okumura, Appl. Phys. Lett. 79, 3600 (2001).
[24] J. Wu, W. Walukiewicz, K. M. Yu, J. W. Ager III, E. E. Haller, H. Lu, and W. J. Schaff, Appl. Phys. Lett. 80, 4741 (2002).
[25] S. Pereira, M. R. Correia, T. Monteiro, E. Pereira, E. Alves, A. D. Sequeira, and N. Franco, Appl. Phys. Lett. 78, 2137 (2001).
[26] W. Shan, W. Walukiewicz, E. E. Haller, B. D. Little, J. J. Song, M. D.
McCluskey, N. M. Johnson, Z. C. Feng, M. Schurman, and R. A. Stall, J.
Appl. Phys. 84, 4452 (1998).
[27] M. D. McCluskey, C. G. Van de Walle, C. P. Master, L. T. Romano, and N.
M. Johnson, Appl. Phys. Lett. 72, 2725 (1998).
[28] R. Kudrawiec, M. Siekacz, M. Krys´ko, G. Cywin´ski, J. Misiewicz, and C.
Skierbiszewski, J. Appl. Phys. 106, 113517 (2009).
[29] S. T. Liu, X. Q. Wang, G. Chen, Y. W. Zhang, L. Feng, C. C. Huang, F. J.
Xu, N. Tang, L. W. Sang, M. Sumiya, and B. Shen, J. Appl. Phys. 110, 113514 (2011).
[30] K. P. O’Donnell, R. W. Martin, C. Trager-Cowan, M. E. White, K. Esona, C. Deatcher, P. G. Middleton, K. Jacobs, W. van der Stricht, C. Merlet, B.
Gil, A. Vantomme, and J. F. W. Mosselmans, Mater. Sci. Eng., B 82, 194 (2001).
[31] S. Chichibu, T. Azuhata, T. Sota, and S. Nakamura, Appl. Phys. Lett. 70, 2822 (1997).
[32] W. Shan, B. D. Little, J. J. Song, Z. C. Feng, M. Schurman, and R. A. Stall, Appl. Phys. Lett. 69, 3315 (1996).
[33] M. Moret, B. Gil, S. Ruffenach, O. Briot, Ch. Giesen, M. Heuken, S.
Rushworth, T. Leese, and M. Succi, J. Cryst. Growth 311, 2795 (2009).
[34] P. Laukkanen, S. Lehkonen, P. Uusimaa, M. Pessa, A. Seppa¨la¨, T.
Ahlgren, and E. Rauhala, J. Cryst. Growth 230, 503 (2001).
[35] E. Iliopoulos, A. Georgakilas, E. Dimakis, A. Adikimenakis, K. Tsagaraki, M. Androulidaki, and N. T. Pelekanos, Phys. Status Solidi A 203, 102 (2006).
[36] N. Grandjean, B. Damilano, and J. Massies, J. Phys.: Condens. Matter 13, 6945 (2001).
[37] R.A. Oliver, M.J. Kappers, C.J. Humphreys, G. Andrew, D. Briggs, J. Cryst.
Growth 272, 393 (2004).
[38] F. A. Ponce, S. Srinivasan, A. Bell, L. Geng, R. Liu, M. Stevens, J. Cai, H.
Omiya, H. Marui, and S. Tanaka, Phys. Status Solidi B 240, 273 (2003).
[39] D. Cherns, S. J. Henley, and F. A. Ponce, Appl. Phys. Lett. 78, 2691 (2001).
[40] T. P. Bartel, P. Specht, J. C. Ho, and C. Kisielowski, Philosophical Magazine, 87, 1983 (2007).
[41] B. G. Yacobi and D. B. Holt, Cathodoluminescence Microscopy of Inorganic Solids (Plenum, 1990).
[42] R. W. Martin, P. R. Edwards, K. P. O’Donnell, M. D. Dawson, C. W. Jeon, G. R. Rice, and I. M. Watson, Phys. Status Solidi A 201, 665 (2004).
[43] Y. Narukawa, Y. Kawakami, S. Fujita, S. Fujita, and S. Nakamura, Phys.
Rev. B 55, R1938–R1941 (1997).
[44] M. Pophristic, F. H. Long, C. Tran, I. T. Ferguson, and R. F. Karlicek, Jr., J.
Appl. Phys. 86, 1114 (1999).
[45] Y. Kawakami, Y. Narukawa, K. Omae, and S. Fujita, Appl. Phys. Lett. 77, 2151 (2000).
[46] T. Bartel, M. Dworzak, M. Strassburg, A. Hoffmann, A. Strittmatter, and D.
Bimberg, Appl. Phys. Lett. 85, 1946 (2004).
[47] I. L. Krestnikov, N. N. Ledentsov, A. Hoffmann, D. Bimberg, A. V.
Sakharov, W. V. Lundin, A. F. Tsatsulnikov, A. S. Usikov, Z. I. Alferov, Y.
G. Musikhin, and D. Gerthsen, Phys. Rev. B 66, 155310 (2002).