為了方便起見，如下圖的結構，我們將以 a\b\c\d\e 表示它各層的成長時間。
每個樣品都做了 SEM、AFM、XRD 量測，藉著相互比較來得到不同結構下的影 響。
4-1.HLH-AlN 厚度的影響
在這個實驗系列中，調變氮化鋁緩衝層厚度，將各層成長時間由
10\17\15\0\120 改變成 10\17\10\0\120，藉此了解多層氮化鋁緩衝層會對接續成長 的氮化鎵有何影響。 a-plane GaN(e min)
r-plane sapphire
32 量測，氮化鋁緩衝層較厚的，x-ray rocking curve(XRC)的半高寬約 775.7 arcsec，
而氮化鋁緩衝層較薄的，XRC 的半高寬約 729.5 arcsec，而半高寬的大小意味著 晶體品質的好壞，越小代表著點、線、面缺陷越低，得到氮化鋁緩衝層在這個厚
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緩 衝 層 厚 度
氮化鋁緩衝層厚度較厚 (10\17\15\0\120)
氮化鋁緩衝層厚度較薄 (10\17\10\0\120) 圖 4-1-1 比較氮化鋁緩衝層厚度不同下的 cross section SEM
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氮化鋁緩衝層厚度較厚 (10\17\15\0\120)
氮化鋁緩衝層厚度較薄 (10\17\10\0\120) 圖 4-1-2 比較氮化鋁緩衝層厚度不同下的 plane-view SEM
氮化鋁緩衝層厚度較厚 (10\17\15\0\120)
Rs= 4.004 nm
氮化鋁緩衝層厚度較薄 (10\17\10\0\120)
Rs= 4.586 nm 圖 4-1-3 比較氮化鋁緩衝層厚度不同下的 AFM
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-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
1.0 AlN厚(775.7")
10\17\15\0\120 各層成長時間由 10\17\10\0\120 改變成 10\17\10\20\120，藉此了解此層是否能減 少氮化鋁和氮化鎵之間的應力，並先藉著它去使得一開始的表面平整度較好，使
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而加上氮化鋁鎵緩衝層後，氮化鎵表面粗糙度為 3.943 nm。 表面平整度會較差，
得到和 plane-view 的結果一樣，但是卻沒有類似 plane-view 一樣，很明顯的改善 許多。
圖 4-2-4 顯示緩衝層為只有 HLH-AlN 時，XRC 的半高寬約 729.5 arcsec，而 加上氮化鋁鎵緩衝層後，XRC 的半高寬約 628.5 arcsec，差距接近 100 arcsec，意 味著加上這層後，晶體品質變好，猜測可能如原本想像的，加上這層後，AlGaN 做為 HLH-AlN 和 GaN 之間的緩衝，並不會因為 AlN 和 GaN 之間在 c 方向和 m 方向的 4 %和 2.5 % 晶格常數不匹配，而又產生出來許多缺陷，並且使 GaN 受 到的壓應力稍微下降。
從這個系列的實驗中，探討 AlGaN 在緩衝層裡有何作用，當緩衝層加上 AlGaN 時，表面的 pits 變少，且表面粗糙度也變好了，晶體品質變好了，所以對 表面形貌和晶體品質而言都變好了。加上 AlGaN 後，能做為 AlN 和 GaN 之間的 緩衝，使它們之間應力變小，又因為在成長 AlN 後再成長 AlGaN，會使一開始 的緩衝層較平整以致於接下來成長的氮化鎵表面粗糙度較好且 pits 較少。
氮 化 鎵 厚 度
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緩 衝 層 厚 度
無氮化鋁鎵緩衝層 (10\17\10\0\120)
有氮化鋁鎵緩衝層 (10\17\10\20\120) 圖 4-2-1 比較有無氮化鋁鎵緩衝層的 cross section SEM
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無氮化鋁鎵緩衝層 (10\17\10\0\120)
有氮化鋁鎵緩衝層 (10\17\10\20\120) 圖 4-2-2 比較有無氮化鋁鎵緩衝層的 plane-view SEM
無氮化鋁鎵緩衝層 (10\17\10\0\120)
Rs= 4.586 nm
有氮化鋁鎵緩衝層 (10\17\10\20\120)
Rs= 3.943 nm
圖 4-2-3 比較有無氮化鋁緩衝層的 AFM
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-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
1.0 無AlGaN(729.5")
10\17\10\0\120
由 10\17\10\20\120 改變成 5\7\5\20\120 再改變成 2\3\2\20\120，藉此了解是否和無 氮化鋁鎵會有相同的情形，來了解加上氮化鋁鎵是否較具有優勢，並藉此找到
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cm-2，氮化鋁緩衝層厚度介於兩者中間的，氮化鎵 pits 密度約 6 x 104 cm-2，而氮 化鋁緩衝層厚度較薄的，氮化鎵表面 pit 密度約 1.7 x 105 cm-2，由圖 4-3-3 得到，
氮化鋁緩衝層較厚的，氮化鎵表面粗糙度為 3.943 nm，氮化鋁緩衝層厚度介於兩 者中間的，氮化鎵表面粗糙度為 0.962 nm，而氮化鋁緩衝層較薄的，氮化鎵表面 粗糙度為 4.586 nm。從這兩張圖發現在加上 AlGaN 後，當 HLH-AlN 變薄時，不 管是表面粗糙度或是表面形貌皆是一開始變好一個層級又變回原來的狀況。
圖 4-3-4 顯示氮化鋁緩衝層較厚的，XRC 的半高寬約 638.5 arcsec，氮化鋁 緩衝層厚度介於兩者中間的，XRC 的半高寬約 604.5 arcsec，而氮化鋁緩衝層較 薄的，XRC 的半高寬約 552.6 arcsec，得到在有 AlGaN 時，HLH-AlN 越薄晶體 品質越好，如同沒有加上 AlGaN 時，都是越薄晶體品質越好，再加上 AlGaN 又 可以緩衝 HLH-AlN 和 GaN 之間的應力，所以效果更加明顯，而且又有文獻[24]
以 AlN、GaN、AlGaN 這三種單層的緩衝層成長 a-plane GaN，以 AlGaN 緩衝層 會有最好的 XRC 的半高寬，所以就算由 AlGaN 占緩衝層中較大的比例也會有不 錯的效果。
從這個系列的實驗中，了解加上 AlGaN 後，AlN 厚度的影響和無加上 AlGaN 有些不同，表面狀況以 HLH-AlN 厚度介於中間的最好，但晶體品質卻以厚度最 薄的最好，加上 AlGaN 有改善一點 HLH-AlN 厚度不能太薄的限制。
氮 化 鎵 厚 度
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緩 衝 層 厚 度
氮化鋁緩衝層厚度較厚 (10\17\10\20\120)
氮化鋁緩衝層厚度介於 中間(5\7\5\20\120)
氮化鋁緩衝層厚度較薄 (2\3\2\20\120) 圖 4-3-1 加上氮化鋁鎵後，氮化鋁緩衝層厚度不同下的 cross section SEM
氮化鋁緩衝層厚度較厚 (10\17\10\20\120)
氮化鋁緩衝層厚度介於 中間(5\7\5\20\120)
氮化鋁緩鎵衝層厚度較 薄(2\3\2\20\120)
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-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0.0
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4-4.AlGaN 厚度的影響
由上個實驗得到了 HLH-AlN 最佳化的厚度後，再來找尋 AlGaN 最佳化的厚 度，並在這最佳化的過程中，了解 AlGaN 在這緩衝層裡作用的機制，而這最佳 化的過程是改變 AlGaN 的厚度，由 5\7\5\30\120 改變成 5\7\5\20\120 再改變成 5\7\5\10\120。
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氮 化 鎵 厚 度
緩 衝 層 厚 度
氮化鋁鎵緩衝層厚度較 厚(5\7\5\30\120)
氮化鋁鎵緩衝層厚度介 於中間(5\7\5\20\120)
氮化鋁緩鎵衝層厚度較 薄(5\7\5\10\120)
圖 4-4-1 氮化鋁鎵緩衝層厚度不同下的 cross section
SEM
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-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
1.0 AlGaN厚(616.9")
5\7\5\10\120
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緩 衝 層 厚 度
氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量多 (5\7\5\30\120)
氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量少 (5\7\5\30\120)
圖 4-5-1 氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量不同下的 cross section SEM
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氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量多 (5\7\5\30\120)
氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量少 (5\7\5\30\120)
圖 4-5-2 氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量不同下的 plane-view SEM
氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量多 (5\7\5\30\120)
Rs= 3.36 nm
氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量少 (5\7\5\30\120)
Rs= 6.38 nm 圖 4-5-3 氮化鋁鎵緩衝層之鋁含量不同下的 AFM
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-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
1.0 Al含量多(616.9")
Al0.15Ga0.85N