5-1 總結
在本論文中,我們利用共焦顯微鏡與低溫系統研究兩種氮化鎵奈
米柱的光學特性。一為利用感應式耦合電漿蝕刻(ICP-RIE)技術蝕 刻出的含有多重量子井氮化鎵奈米柱,在 SEM 影像中可看出其直徑 約為 100nm;另一為利用聚集離子束(FIB),以高能離子蝕刻出含有 多重量子井的氮化鎵奈米柱,其直徑約為 500nm。這兩種差別,主要 是前者可以製作出奈米柱群,然而其奈米柱分佈的密度與奈米柱的尺 吋大小與 ICP-RIE 前鍍上的鎳層(Ni)厚度相關,鎳層愈厚,奈米柱 的尺吋可以做到愈小,然而奈米柱的分佈密度也會愈疏。這種連動關 係會使得在元件的應用及分析上受到限制。至於 FIB 法所製的奈米 柱,就不會有上述的情況,藉由無需光罩,直接寫的特性,可以讓我 們以較快速的方式,達到單根奈米柱的目標。
在光學特性的量測上,在微光激螢光光譜的分析上,均可看到兩 種樣本均有明顯的峰值藍移特性,而代入相關尺寸來研究後,我們認 為是因為蝕刻使鍵結斷裂,使得原先是壓縮的應力被釋放所得到的結 果。而其中,對於 FIB 奈米柱來說,因為尺寸較大,所以在外圍部份 可以釋放其壓縮應力,至於內側,則是保持原先的鍵結組態,因此,
在微光激螢光的分佈上,就會看到較大的半波寬分佈情形,這種情 況,就需要以曲線擬合(Fitting)的方式進行分析,藉由萃取出不同 高斯分佈的信號,在比較塊材與奈米柱的 Fitting 結果後,可以得到 應力釋放與原先無應力釋放的兩種分佈,這樣可以方便我們進行後續 的分析,也藉由這種方法,我們可以求得奈米柱在應力釋放上,壓電 場的釋放量約為 0.272MV/cm,這與 ICP-nanorod 的壓電場釋放量,
0.45MV/cm 比起來還來得小,這主要是因為奈米柱的尺寸不同有關,
尺寸愈小,壓電場的釋放量將會較大。
5-2 未來展望
對於 FIB 製造的奈米柱,對於其相關的操作及注意事項上,已經 有相當的經驗,不同尺寸的奈米柱,最小到 300nm 的奈米柱,也可 以製造出來。然而,當奈米柱的尺寸愈小,意謂著我們在 FIB 進行離 子束銑磨的時間需要更加精準的控制,否則 FIB 的高能離子束,容易 會傷害到元件,造成在後續光激螢光測試上,收光的困難。這是我們 在後續實驗上,應該要注意的一件事。
另外,對於我們的光激螢光分析,不同溫度下的光譜分析也是一 個應該完成的動作,藉由改變不同的溫度,可以推得出單根奈米柱的 應力釋放上,壓電場與溫度的關係,這會讓我們在量子效應的瞭解
上,可以與理論的值進行比對,以修正後續在量子分析上的各項參數。
無論如何,藉由聚集離子束的離子束銑磨,我們已經成功地製造 出 500nm 的奈米柱,相信日後隨著我們對機台與相關製造手法與限 制瞭解愈多,愈能在量子化的各項研究中,獲得令人振奮的結果!
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