氧化鎵釓-砷化鎵介面之X-射線光激頻譜之研究

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(1)國立中山大學光電工程研究所碩士論文. 指導教授：賴聰賢博士. 氧化鎵釓-砷化鎵介面之 X-射線光激頻譜之研究 The Studies of X-ray Photoelectron Spectroscopy for the Interface of Gallium-Gadolinium Oxide / Gallium Arsenic. 研究生：黃光漢撰. 中華民國八十九年六月.

(2) 學年度：八十八年校院代碼：國立中山大學系所代碼：光電工程研究所論文名稱（中）：氧化鎵釓-砷化鎵介面之 X-射線光激頻譜之研究論文名稱（英）：The Studies of X-ray Photoelectron Spectroscopy for the Interface of Gallium-Gadolinium Oxide / Gallium Arsenic 學位類別：碩士語文別：中文學號： 8735611 提要開放使用：是頁數：56 研究生姓名（中）：. 黃光漢. 研究生姓名（英）： Huang , Kuang Han 指導教授姓名（中）：賴聰賢指導教授姓名（英）： Lay , Tsong Sheng 關鍵字（中）(1)：氧化鎵釓-砷化鎵介面關鍵字（中）(2)： X-射線光激頻譜關鍵字（英）(1)：The Interface of Gallium-Gadolinium Oxide / Gallium Arsenic 關鍵字（英）(2)：X-ray photoelectron spectroscopy.

(3) 摘要本研究的目的為分析氧化鎵釓-砷化鎵介面的變化。試片氧化層成份為三類：氧化鎵 (Ga2O3)，氧化釓 (Gd 2O3) 以及氧化鎵-氧化釓 (Ga2O 3-Gd 2O3) 的混成結構。皆成長於 n 型 (100) 砷化鎵基板。實驗方法是對試片進行 X 光光電子能譜分析。我們以氬離子 (Ar +) 束撞濺 (sputtering) 試片，逐步清除其氧化層，每撞濺一次即以同步輻射光源所產生之 X-ray 進行量測。實驗中皆未觀察到有氧化砷的存在。試片 Ga2O3 之 Ga(3d) 氧化態電子束縛能共有三個峰值位準，分別是 21.5eV，21.0eV 與 20.3eV，氧 O(1s) 電子的束縛能則為 530eV。試片 (Ga2O 3-Gd 2O3) 之 Ga(3d) 電子的束縛能譜包含兩個峰值，21.0eV 與 20.3eV，其 O(1s) 亦有兩峰值，一是 Ga-O 為 532.2eV，另一則是 Gd-O 為 530.1eV。而 Gd2O 3 試片之分析，發現也有鎵氧化物的存在，其 Ga(3d) 電子束縛能則皆是位於 20.3eV 處，該 O(1s) 能譜除了 530eV 處的 Gd-O 以外，亦明顯可看到在 532eV 處有一峰值。本研究的結論是試片 Ga2O 3 的氧化層會有 Ga+3 與不完全氧化的 GaxO y。 (Ga2O 3-Gd2O 3) 的氧化層中則全是不完全氧化的 GaxO y 結構，亦即 Ga+2 與 Ga+1。而 Gd2O 3 試片則會因基板的 Ga 擴散至氧化層中，並與 Gd2O3 競爭氧化而產生 Ga+1 的不完全氧化物。.

(4) Abstract This. work. is. to. study. the. interface. properties. of. Gallium-Gadolinium oxide / GaAs structures. The samples we probed were produced by depositing oxide films in situ on freshly grown n type GaAs (100) surface.. Three different oxides were deposited : Ga 2O3,. Gd2O3, and (Ga2O 3-Gd2O 3) oxide mixture. Structural properties of the interfaces have been investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Using Ar + sputtering to remove the oxide layer step by step, we are able to observe the depth profiles of these samples. No Asenic or Asenic oxides are observed at the interfaces of these samples. The Ga(3d) of Ga2O3 / GaAs interface shows three different oxidation states, whose binding energies are 21.5eV, 21.0eV and 20.3eV, respectively. The binding energy of O (1s) core level is about at 530eV.. For. (Ga2O 3-Gd 2O3) / GaAs, Ga(3d) peaks exhibit at 21.0eV and 20.3eV. Also, two O (1s) peaks were clearly observed: one is Ga-O at 532.2eV and the other is Gd-O at 530.1eV. For the Gd 2O3 / GaAs, only one Ga(3d) peak shows at 20.3eV, and the O (1s) spectra exhibit two peaks related to Ga-O at 532eV and Gd-O at 530eV, similar to the data of (Ga2O 3-Gd 2O3) sample.. In conclusion, the Ga2O3 / GaAs interface has a. Ga2O3 and two non-fully oxidized Ga xOy states (i.e. Ga +1, Ga+2).. The. (Ga2O 3-Gd 2O3) layer consists two non-fully oxidized GaxO y states. For the Gd 2O 3 / GaAs interface, the Ga xOy (Ga+1) state is formed possibly by the competitive oxidation of Ga, which diffused from the GaAs substrate, with the Gd 2O3..

(5) 誌謝在這兩年的研究所學習生涯中，首先要感謝我的指導教授. 賴聰. 賢博士，在這段時間不斷的指導與教誨，指導我許多做學問的方法，使我對事情有更多層面的思考方式。感謝. 洪偉修博士對我於學業上與生活上的指導與關懷並提供. 予我超高真空的設備使我的研究可以順利完成，感謝范良任學長的指導使我的資料分析方面得以順利進行，感謝英煌，紘逸，順霖，智霖與忠貞使我覺得在學習上與生活方面有很多一起努力的朋友，感謝祥彬與鴻挺你們平日的幫忙，還有，對於那些給我鼓勵與協助但未提及的朋友也在此一並致謝。最後將這論文獻給我偉大的母親，由於您的關懷與鼓勵我才有今天的成就。.

(6) 目錄第一章. 介紹. 1. 第二章. 實驗的原理與方法. 5. 第三章. 第四章. 第五章參考文獻. 2-1. 實驗原理. 5. 2-2. 同步輻射光源簡介. 7. 2-3. 同步輻射光束線與光源的選取. 實驗的準備與實驗步驟. 11 18. 3-1. 樣品試片的準備. 19. 3-2. 實驗的超高真空系統. 21. 3-3 實驗的進行步驟. 24. 實驗的結果與分析. 26. 4-1. L-SGM 光束線上的實驗. 26. 4-2. H-SGM 光束線上的實驗. 32. 結論. 47 49.

(7) 圖目錄圖 1.1: (a)為 p-channel 的 GaAs MOSFET. 3. (b)為 n-channel 的 GaAs MOSFET 圖 1.2：漏電流密度(leakage current density) JL 與電場 E 的. 4. 變化關係隨該氧化層(Ga2O3)1-x(Gd 2O3)x 化合比例而改變圖 2.1：XPS 原理示意簡圖. 6. 圖2.2：同步輻射產生原理示意簡圖. 7. 圖2.3: 新竹同步輻射中心設施簡圖. 9. 圖2.4：同步輻射中心之 L-SGM 光束線光通量與能量對照圖. 14. 圖 2.5：L-SGM 光束線能量與解析度對照圖. 15. 圖 2.6：同步輻射中心之 H-SGM 光束線光通量與能量對照圖. 17. 圖 3.1：XPS 實驗系統配置圖. 23. 圖4.1：以氬離子束撞濺試片 MH1175 (Ga2O 3-Gd2O 3 / GaAs). 27. 時之不同階段的 XPS 能譜圖圖4.2：以氬離子束撞濺試片MH1686 (Ga2O3-Gd2O 3 / GaAs). 28. 時之不同階段的 XPS 能譜圖圖4.3：以氬離子束撞濺試片MH1625 (Gd 2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖. 29.

(8) 圖4.4：以氬離子束撞濺試片 MH1550 (Gd 2O 3 / GaAs). 30. 時之不同階段的 XPS 能譜圖圖4.5：以氬離子束撞濺試片 MH1270 (Ga2O 3 / GaAs). 31. 時之不同階段的 XPS 能譜圖圖 4.6：以氬離子束撞濺試片 MH1686 (Ga2O3- Gd2O 3 / GaAs). 34. 時之不同階段的 XPS 能譜圖圖 4.7：試片 MH1495 (GaO / GaAs) 經連續氬離子撞濺後氧. 35. O (1S ) 之 XPS 能譜圖圖4.8：以氬離子束撞濺試片 MH1495 (Ga2O 3 / GaAs). 37. 時之不同階段的 XPS 能譜圖圖 4.9：我們將試片 MH1686 (Ga2O3-Gd2O 3 / GaAs)之氧. 39. O (1S) 部分作配湊曲線 (curve fitting) 的工作圖4.10：以氬離子束撞濺試片 MH1546 (Gd 2O3 / GaAs). 40. 時之不同皆段的 XPS 能譜圖圖 4.11：將試片 MH1546 (Gd 2O3 / GaAs) 之氧 O (1S) 的部分作配湊曲線 (curve. 41. fitting) 的工作. 圖 4.12: 將試片 MH1546 (Gd2O3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部分作配湊曲線 (curve fitting) 的工作. 43.

(9) 圖 4.13：我們將試片 MH1550 (Gd 2O 3 / GaAs) 之鎵(Ga). 45. 的部分作配湊曲線 (curve fitting) 的工作圖 4.14：將試片 MH1546 (Gd 2O3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部分作配湊. 47. 曲線(curve fitting)的工作。由上而下為愈近基板處圖 4.15：試片 MH1270 成份組成隨各階段撞濺之變化圖圖 4.16：Gd2O3 / GaAs 試片各組成成份與其 O (1s) 隨不同階. 48 49. 段撞濺之變化比較圖圖 4.17：將試片 MH1686 (Ga2O 3-Gd2O 3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部. 50. 分作配湊曲線(curve fitting)的工作圖 4.18：Ga2O 3-Gd2O 3 / GaAs 試片各組成成份與其 O (1s) 隨不同階段撞濺之變化比較圖. 51.

(10) 表目錄表一：同步輻射儲存環規格. 10. 表二：L-SGM 光束線之設計值簡介與所適合的實驗. 12. 表三：H-SGM 光束線之設計值簡介與所適合的實驗. 16. 表四：實驗試品的類別與所進行的光束線實驗. 19.

(11) 第一章. 介紹. 在化合物半導體元件的研究上，如何在化合物半導體上置放一種能提供低介面狀態密度 (interface state density) 和較低的表面結合速度 (surface recombination velocity) ，並具有良好的熱穩定性 (thermodynamically stability)的介電質薄膜，一直是很重要的一項挑戰。這些研究最早可追溯至 1965 年，其中砷化鎵(GaAs)是最被深入研究 III-V 族的化合物半導體[1-2]。之前有許多想以不同製程方式例如以通氧反應或是以光化學 (photochemical) 反應的方式嘗試在砷化鎵上置放介電質薄膜，但都沒有成功[3-5]。近年來，以砷化鎵為基板，應用事中 (in situ) 的方式將 (Ga2O 3-Gd 2O3)， (Ga2O 3) 以及 (Gd 2O3) 等氧化物置放於其上，其介面具有很低的介面狀態密度以及良好的熱穩定性 [6] 。其中 (Ga2O 3-Gd 2O3) 此種氧化層的生成，是將單晶結構的 Gd3Ga5O12 以電子束蒸鍍 (electron beam evaporation) 的方式於高溫(約 550℃)，成長於乾淨的 (100) GaAs 表面[7-9]，而 (Ga 2O3) 以及(Gd 2O3) 此兩種成份的氧化層是以粉末材料生成。應用這類氧化物與傳統的離子佈植 (ion implantation) 方式所製成的 n-型以及 p-型的 GaAs MOSFET 已成功證明其可行性而引起很大的注意[10-11]，如圖 1.1。然而，有關氧化鎵釓和砷化鎵介面的諸多性質是建立元件模型的必要參數卻尚 1.

(12) 未被加以研究。本論文中是我們對於美國 Bell 實驗室所提供的樣品，所作一系列有關 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy ) 實驗與結果。樣品可依成份分為三大類： (Ga2O 3-Gd2O 3 / GaAs)， (Ga2O 3 / GaAs)以及 (Gd 2O3 / GaAs) 三類試片。之前有研究顯示，這類氧化層成份會因鎵 (Ga) 和釓 (Gd) 的組成比例而在電性上有不同的表現，如圖 1.2 所示 [10]。因此本論文研究是希望藉由 XPS 分析技術，配合以氬離子 +. (Ar ) 束撞濺 (sputtering) 試片，逐步清除其氧化層，每撞濺一次即以同步輻射光源所產生之 X-ray 進行量測。期望能對於這類不同組成的氧化物在和砷化鎵表面結合時是以何種的化學結構在進行反應能，希望能對於諸如以上所說的相關研究有幫助。在第二章闡述我們實驗的原理與方法，第三章對於試片的準備，儀器的設置與實驗步驟作一介紹，第四章為整理所量測到的數據並加以分析，第五章是本研究成果的結論。. 2.

(13) 圖 1.1： (a)為 p-channel GaAs MOSFET (b)為 n-channel GaAs MOSFET. 3.

(14) 4.

(15) 第二章實驗的原理與方法此一系列的實驗，我們分別在新竹同步輻射中心的 L-SGM 和 H-SGM 兩條光束線上分期進行，所進行量測的試片是由美國 Bell 實驗室所提供，其組成可分(Ga2O3-Gd2O3/GaAs)，(Ga2O3/GaAs) 以及 (Gd 2O3/GaAs)三大類。. 2-1. 實驗原理我們的實驗是對樣品以 XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). X 光光電子能譜術，進行分析的工作。其基本原理即是光電效應。利用 X 光光束線照射材料表面，可以游離發射光電子(photoelectron)，量測光電子的動能，再從而推算光電子的束縛能(binding energy)，可用以研判該發射光電子之原子的元素種類及其化學態。 XPS 是對試片的表面特性分析很靈敏的一種工具，所檢測的光電子動能範圍一般在 50~2000eV 左右。如圖 2.1 所示。. 5.

(16) 圖 2.1：XPS 原理示意簡圖. 當原子受到照射，若光能量大於原子軌域電子的束縛能(Eb)則該電子可被游離成為自由電子，此即是光電效應的基本原理。光電子基於能量守恆的原理，光電子的動能可以以下式表示： EK = hν－Eb－ω 其中 h 及ν分別為 Plank 常數及 X 射線頻率，若光電子是發射自固態表面則必須將電子脫離固體表面位能束縛的功函數(work function ω) 考慮進去(實驗數據中為分析儀的功函數)。由於各元素或不同的化學態有不同特定的電子束縛能，EK 亦將因元素種類的變化而不同所以檢測光電子的動能可以鑑定試品的元素種類或分辨其化學態。由於 X 光光電子發射的截面積隨著光能量升高而降低因此 X 光光電子發射能譜術實驗一般都採用裝置鋁靶或鎂靶之 X 光機或採用能量較低 (100eV~1000eV) 之同步輻射光。. 6.

(17) 2-2. 同步輻射光源簡介我們這次所作一系列 XPS 分析實驗即是應用台灣新竹同步輻. 射中心 (Synchrotron Radiation Research Center) 的光源。同步輻射光因其能量可調，強度又高於一般 X 光機十倍到一萬倍，因此其靈敏度也大為提高，此外傳統之 X 光源之能量解析度不高，而同步輻射高準直性之光束線，經高能量解析度之光柵 (grating) 分光以及精密狹縫選光，在將近十餘米之光束線下游能量分辨力極高，對於微小的光電子之能量變化可加以解析。而其光源產生的原理如圖 2.2 所示：. 圖 2.2：同步輻射產生原理示意簡圖依照電磁波的理論，加速的帶電粒子都會輻射電磁波。同步輻射光源 7.

(18) 即是利用電子束作環狀加速運動時所產生的電磁波。由電子產生器產生的電子束在加速環中持續增加動能，當電子達到一定速度時即被注射進入儲存環內，電子因加速運動而產生的脈衝式輻射光，由儲存環上的出口引出，再導入實驗系統中。同步輻射光具有傳統靶材 X 光所不及的優點： 1. 具有很高的光通量 2. 具偏光性 (polarization) 3. 時間脈波結構 4. 準直性 (collimation) 佳且截面積小。 5. 光波頻率連續：其產生的光子能量範圍有自軟 X 光至硬 X 光區，實驗者可依需求選取合適的能量以進行實驗。 6. 同時，其所產生光源的能量分辨力可至 0.1eV，利於作化學態解析度分析的要求。圖 2.3 為新竹同步輻射中心簡圖介紹，表一為其儲存環之規格。. 8.

(19) 9. 圖2.3: 新竹同步輻射中心設施簡圖.

(20) 表一:同步輻射儲存環規格. 形狀. 六邊形. 週長. 120m. 電子能量. 1.3~1.5 GeV. 射束電流. 200 mA. 儲存電子數. 5x1011. 射束發射度（Emittance）. 1.92×10-8rad•m. 長直段長度. 6.0 m. 磁格型別. Triple Bend Achromat. 迴轉頻率. 2498.27 kHz. 高頻頻率. 499.654 MHz. 諧振數. 200. 偏向磁鐵. 長度半徑磁場數量. 1.22m 3.495m 1.24T 18. 電子束縱向長度. 0.74cm. 電子束橫向長度水平方向垂直方向. 145ìm 43ìm. 真空度需求. 2.6×10-9 torr. 光子臨界能量. 1.39 keV. 光子臨界波長. 8.89 A. 10.

(21) 2-3. 同步輻射光束線與光源之選取由於同步輻射具有寬廣的連續頻譜範圍與可調的的特性，因此我. 們針對這一系列的實驗選擇在較低能量範圍的 L-SGM 光束線與高能量範圍的 H-SGM 光束線上進行。我們在 L-SGM 上量測樣品成分元素砷(As)，鎵(Ga)和釓(Gd)的部分，因其外層價電子的束縛能量範圍皆在 50eV 以下低能部分。而高能 H-SGM 光束線則用以量測樣品 O (1S)電子的部分，期望藉此配合 L-SGM 的數據能對氧化鎵釓這類氧化層有更進一步的瞭解。以下我們分別說明兩條光束線的光源能量選擇。. 11.

(22) (1). L-SGM 光束線簡介與光源之選取：. 表二是光束線的設計值與可供實驗的種類表二：L-SGM 光束線之設計值簡介與所適合的實驗 Arm Length S1-G (cm) G-S2 (cm). 213.1 374~437. HorizontalAcceptance Angle(mrad) Total Power(W) Slits’ Width S1(ìm) S2(ìm). 14 32.2 5~2000 5~2000. Gratings Groove Density (1/mm) Scanning Rangeλ(nm) E (eV). 450 25~80 50~15. Resolution (S1=S2=10ìm) △λ(nm) △E(meV). 0.0032~0.016 2~8. Throughput (max) ×10 9 (photons/sec,mrd,200mA,0.1%BW) (S1=S2=10ìm). 9. Beam Size at Sample (max×max) Accessible Experiments. 900 12~40 100~30. 1800 6~2 0 200~60. 0.0014~0.008 0.0007~0.004 4~14 7~27. 16. 21. <2.0×1.0 (S1=S2=10ìm) Absorption Spectroscopy Photoemission Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy ARUPS* SXES**. 12.

(23) 在作實驗時我們亦選取調整激發能量至欲偵測原子有最高的光游離截面(photo ionnization cross-section)使光譜可量測的點數讀值達到最高且 S/N 值最好。所以由圖 2.4 中我們選擇光柵(grating) 數 N＝900/mm 能量 hν＝120eV 的光源來進行實驗，同時可有最高的光通量(flux)。相對應的解析度可近至 0.1eV。如圖 2.5 所示。. 13.

(24) 14. 圖2.4 ：同步輻射中心之 l-SGM 光束線光通量與能量對照圖.

(25) 15. 圖2.5：L-SGM光束線能量與解析度對照圖.

(26) (2) H-SGM 光束線簡介與光源之選擇，如表三與圖 2.6 所示. 表三：H-SGM 光束線之設計值簡介與所適合的實驗 Arm Length S1-G(cm) G-S2(cm). 172.0 400~500. HorizontalAcceptance Angle(mrad) Total Power(W) Slits’ Width S1(ìm) S2(ìm). 10 23 5~2000 5~2000. Gratings Groove Density(1/mm) Scanning Rangeλ(nm) E (eV). 400 4~11 110~310. Resolution(S1=S2=10ìm) △λ(nm) △E(meV). 700 2.4~6 207~517. 1200 1.2~3.5 413~1033. 1800 0.8~2.4 517~1500. 0.0014~0.002 0.0007~0.001 0.0004~0.0006 0.0003~0.0004 21~106 37~159 72~353 94~655. Throughput(max) ×10 9 (photons/sec,mrd,200mA,0.1%BW) (S1=S2=10ìm) Beam Size at Sample (max×max). 43. 39. 30. <1.5×1.0(S1=S2=10ìm). Accessible Experiments. Absorption Spectroscopy Photoemission Microscopy *EXAFS Spectroscopy **SXES. 16. 27.

(27) 17. 圖2.6：同步輻射中心之 H-SGM 光束線光通量與能量對照圖.

(28) 第三章實驗的準備與實驗步驟此章為介紹本實驗試片的準備，整個儀器的設置與實驗步驟。 Bell 實驗室製成氧化鎵釓-砷化鎵 (Ga2O3-Gd2O3/GaAs) 結構的方式是以單晶結構的 Ga5Gd3O12 經電子束蒸鍍在砷化鎵 GaAs(100)的表面上 [9]。試片 (Ga2O3/GaAs) 與 (Gd 2O3/GaAs) 則是分別以粉末狀的 Ga2O3 與 Gd2O3 所製成 [10]。我們進行(Ga 2O3-Gd2O3/GaAs)，(Ga2O 3/GaAs)與(Gd 2O3/GaAs) 這三種樣品試片的實驗，希望找出個別的特性並經由比較分析的結果能對於瞭解氧化層穩定的條件有幫助。. 18.

(29) 3-1 樣品試片的準備在此一系列的實驗中，我們對不同組成與成長條件的樣品進行分析，如表四 (其中溫度為製成試片時基板的溫度) 所示：表四：實驗試品的類別與所進行的光束線實驗. 樣品試片分類. 進行的光束線實驗. 1. (Ga2O3-Gd2O3) / GaAs : MH1175 (53nm，0 oC ). L. MH1686 (10nm，550 oC ). L，H. 2. Gd2O3 / GaAs : MH1625 (6.6nm，50 oC ). L. MH1550 (3.1nm，500 oC ). L. MH1546 (3.4nm，550 oC ). H. MH1427 (10.4nm，550 oC ). H. 3. Ga2O3 / GaAs : MH1270 (23nm，400 oC ). L. MH1495 (10nm，550 oC ). H. 備註： L : 120eV. H : 600eV. 19.

(30) 以上的樣品都是以砷化鎵 (GaAs) 為試片的基板長成。上述三大類的氧化層結構。於不同階段分別在新竹同步輻射加速中心(SRRC) 的兩條光束線 L-SGM (選擇入射能量 120eV) 和 H-SGM (選擇入射能量 600eV)上進行 XPS 分析實驗。其中 MH1686，MH1546，MH1495 和 MH1427 皆有以 H-SGM 上之較高能量量測氧化物之 O (1S) 部分。 L-SGM 上的解析度最好可至 0.1eV，我們用以量測砷(As)，鎵 (Ga)與釓(Gd)的價電子束縛能譜，並以此所得數據和 H-SGM 的作比較。. 20.

(31) 3-2 實驗的超高真空系統一系列的實驗皆是在超高真空腔體 (UHV chamber)內，於室溫下進行圖 3.1 是 X 光光電子光譜實驗系統說明圖。其中我們的腔體分為兩部分：一為置換樣品時的前置腔體（實驗進行期間壓力約維持在 10-6~10-7 torr）；一為進行樣品測試時的主腔體 ( 壓力一直維持在 10-9~10-10 torr)。一開始我們將樣品承載軸，傳送軸及所有的分析儀器裝設好之後確定各法蘭接口均無問題，即開始使用機械幫浦(mechanical pump) 作初抽的工作。等機械幫浦將腔體壓力抽至 10. -3. torr 之後再加以渦. 輪分子幫浦(turbo pump)輔助抽氣至壓力抽至 10. -6. torr 左右。作初. 步測漏工作之後，我們開始將腔體加熱烘烤(bake)同時也將離子幫浦 (ion pump)進行烘烤。將腔體加熱烘烤的目的是由於當平時腔體暴露在大氣壓下時，腔體必會吸附大量水氣或一些其他的氣體，而當壓力下降時水分子等氣體則會慢慢逸氣 (outgas) 而無法達到我們所需的高真空度。同時離子幫浦的電極板亦會吸附氣體，因此我們也一併須做加熱烘烤的動作，使這些氣體脫附再予以抽去。當腔體壓力和離子幫浦相近時即可以以離子幫浦進行抽氣並可使用鈦昇華幫浦(Titanium sublimation pump)輔助抽氣。. 21.

(32) 整個加熱烘烤的過程約歷時一天再經過約半天的時間可降至室 -9. 溫，此時腔體內的壓力將近 10 ~10. -10. torr 持續運轉機械幫浦渦輪分. 子幫浦以及離子幫補以保持超高真空。. 22.

(33) 23. 圖3.1：XPS 實驗系統配置圖.

(34) 3-3 1.. 實驗的進行步驟在前面所述的準備工作就緒之後，我們首先以同步輻射白光源做校正對準的工作。同時使試片的位置對準分析儀屆時所被激發的光電子將以起飛角 (take off angle) 垂直入射 (normal incident) 的方式進入半球型能量分析儀 (Hemispherical Analyzer )。. 2.. 入射的光能量可經由光束線狹縫與光柵的調整來選擇，以便取得最大的光通量，同時使得欲分析的元素有最高的光游離截面。. 3.. 開始進行實驗時試片是由前置腔體（其壓力是 10-7 torr 左右）以傳送軸進入主腔體（壓力一直維持在 10-9 torr）。進行實驗時前置腔體的設置，可以使我們縮短換試片測試的壓力準備時間。. 4.. 在主腔體內我們對試片皆先量測紀錄一次原始表面的狀況，之後再陸續在試片的同一位置進行撞濺 (sputter )。我們是以鈍性離子氬離子 (Ar +) 作為撞濺的一次離子，同時配合以高效率的電磁離子槍進行。. 5.. 第一次清理試片表面的動作時，先注入氬離子氣體，此時主腔體的壓力增至約 2.0×10-6 torr 之後再以 0.5KeV，試片感應電 24.

(35) 流 (sample current ) 維持在 1μA 的狀況下撞濺一分鐘。 6.. 之後，再進行一次量測，依此程序重復進行直至所量測記錄到的 XPS 能譜圖顯示已撞濺至試片基板為止。. 7.. 除了清理表面的第一次撞濺，之後的撞濺皆是參考其上一張能譜圖以決定撞濺的時間條件，並保持每次撞濺最多皆不超過 1.5 KeV，試片電流 5μA 以及壓力 10-6 torr 的條件。. 8.. 每次實驗皆量測多次平均並記錄每次監測光束線光源的起始電流和最終電流以便後續資料處理時的歸一化(normalization)。. 25.

(36) 第四章. 實驗的結果與分析. 由於同步輻射光源係由加速電子於儲存環中而釋放出電磁波的原理，因此在每次歷時數小時的實驗光束線的能量多少有些小許變化，且因係以光柵狹縫進行選光分光的動作。因此我們皆以各能譜線所顯示被激發之價帶電子動能的最大值 (vlance band maximum) 配合金 (Au fermi edage) 來修正能量，同時參考 XPS 參考手冊 (Handbook of XPS by Perkin-Elmer Corporation ) 研判能譜峰值。. 4-1. L-SGM 光束線上的實驗這一節我們首先將在 L-SGM 上所做過的量測實驗資料列出，. 主要是針對試片的砷(As)，鎵(Ga)以及釓(Gd)等成份元素進行量測。在下一節中將以在 H-SGM 上所量測到的現象與之比較對照，希望能對試片氧化層的性質有較完備的分析資料。. 26.

(37) 9000. h ν =120eV. 8000. 20.7eV. Ga( 3d). 0. MH1175 (53nm,0 C). 7000. 27. Intensity (a.u.). Gd( 4f) 6000. (a). 5000. (b). 4000. (c). 3000. (d). 2000. 19.0eV 41.0eV. 1000. As(3d3/2 ). (e). (3d5/2 ). (f). 0 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. Binding Energy (eV) 圖4.1：以氬離子束撞濺試片 MH1175 (Ga 2O3-Gd2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS能譜圖，由試片表面(a)至試片基板(f)。. -5.

(38) 6000 0. hν=120eV. 20.8eV. Ga(3d). MH1686 (10nm,550 C). 5000. Gd(4f). 28. Intensity (a.u.). 4000. (a) 3000. (b). 2000. (c) (d). 1000. As(3d3 / 2). (e) (3d5 / 2) (f). 0 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. -5. Binding Energy (eV) 圖4.2：以氬離子束撞濺試片MH1686 (Ga 2O3-Gd2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS能譜圖，由試片表面(a)至試片基板(f)。.

(39) hν=120eV. 4000. 0. MH1625 (6.6nm,50 c) Gd(4f). (a) (b) (c). 29. Intensity (a.u.). 3000. (d) (e). 2000. 1000. (f). As(3d3/2) (3d ) 5/2. Ga(3d). (g). 0. 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. -5. Binding Energy (eV) 圖 4.3：以氬離子束撞濺試片MH1625 (Gd2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖，由試片表面(a)至試片基板(g)。.

(40) 5000 4500. hν=120eV. 0. MH1550(3.1nm,500 C). 30. Intensity (a.u.). 4000. (a). 3500. (b). 3000. (c) 2500. (d). 2000. (e). 1500. (f) 1000. (g) 500 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. -5. Binding Energy (ev) 圖4.4：以氬離子束撞濺試片 MH1550 (Gd 2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖，由試片表面(a)至試片基板(h)。.

(41) 22000 o. hν=120eV. 20000. 21.4eV. Ga(3d). MH1270 (23nm,400 C) (a). 31. Intensity (a.u.). 18000 16000. (b). 14000. (c). 12000 (d). 10000 8000. (e). 6000 (f) 4000. As(3d3/2). (3d5/2). 19.18eV. (g). 2000 0 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. -5. Binding Energy (eV) 圖4.5：以氬離子束撞濺試片 MH1270 (Ga2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖，由試片表面(a)至試片基板(g)。.

(42) 4-2. H-SGM 光束線上實驗與氧化層成分分析. 在本論文研究的最後一次實驗，我們選擇在可提供高能量的 H-SGM 光束線上針對 MH1686 (Ga 2O3-Gd2O3/GaAs) ， MH1546 Gd2O3 和 MH1495 Ga2O 3 三個試片進行高束縛能氧 O (1S) 電子的測量工作。每一次並對照量測一次砷(As)，鎵(Ga)以及釓(Gd)元素部分變化的能譜圖。在重復前述的實驗步驟與資料處理後，我們發現氧化釓(Gd-Oxide)皆是在束縛能約 530eV 的位置。而在 532eV 處，三塊試片也皆有明顯的一變化峰值，這和之前 Bell lucent 實驗室所作的研究有許多相關之處[12-13]。尤其是 MH1546 (Gd 2O 3) 此塊試片亦有同樣的峰值位置表現，因此我們再將這些相關的試片所得的資料以譜峰曲線配湊 (curve fitting) 作進一步的分析。. 32.

(43) 同以往所作過的實驗，在超高真空的系統中我們先對 MH1686 (Ga2O 3-Gd 2O3/GaAs) 這塊試片進行量測，因為這同樣成分的試片曾在 L-SGM 上以光束線能量 120eV 量測過，可以之作為對照用。我們在高能的 H-SGM 光束線上以 600eV 首先量測試片成分砷 (As)，鎵(Ga)和釓(Gd)的能譜部分。觀察其峰值位準和先前在 L-SGM 上所量測到的並無多大差異。如圖 4.6 所示。在量測砷，鎵和釓的同時，我們再將分析儀的能量選擇訂在搜尋較低動能的部分亦即希望觀察有較高束縛能的氧 O (1S)的部分。所以是每撞濺一次試片，便保持在一樣的條件下，將低束縛能和高束縛能的部分分別進行一次量測，以利後續的比較對照。藉此更進一步分析該氧化層的成分性質，這也是此次在 H-SGM 上實驗的主要用意。如圖 4-9 所示。因為這塊試片的氧化層成分是(Ga2O3-Gd2O3) 因此在氧化物的分析上可能會出現較複雜的形式例如如美國 Bell 實驗室先前所觀察到可能有某種形式的混合氧化物(mix-oxide) [14-15] ，在觀察所量測 MH1686 氧 O (1S)的束縛能譜明顯應是有不只一種成份的氧化物因此我們在接著測試一塊試片 MH1495 (Ga2O 3/GaAs)。其氧化層的原始生成成份是純質的 Ga2O3，因此在氧 O (1S) 的束縛能譜應是很明顯的 Ga-oxide 峰值位準可以此以作為定位比較的標準。結果如圖 4.7。. 33.

(44) 7000 hν=600eV. 0. MH1686 (10nm,550 C) 042216. 6000 Ga(3d). 042217. 34. Intensity (a.u.). 5000. 042121 042123. 4000 042202 3000. 042203 042206. 2000. 042207 1000 0 50. As(3d). 45. 41.0eV. 40. 35. 19.0eV. 30. 25. 20. 15. 042211 10. 5. 0. Binding Energy (eV) 圖4.6：以氬離子束撞濺試片 MH1686 (Ga2 O3 -Gd 2 O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖,由試片表面至試片基板。. -5.

(45) 18000. hν=600eV. o. MH1495(10nm,550 C). 16000. 14000. Intensity(a.u.). 12000. 10000. 8000. 6000. 4000. 2000. 0 538. 536. 534. 532. 530. 528. 526. 524. Binding Energy (eV). 圖 4-7：試片 MH1495 (Ga2O 3 / GaAs) 經連續氬離子撞濺的氧 O ( 1s ) 變化能譜圖。由上而下為直至接近試片基板的變化。. 35.

(46) 同樣的，我們也將其砷和鎵的部分做一量測，如圖 4-8。一如先前所預測的在 MH1495 這塊試片的束縛能譜上，可觀察到在試片的表層以及近試片基板處其氧 O (1S) 位準皆在 532eV 處，至於能譜圖在由上而下的過程中可觀察到有些許峰值位準偏移的情形。這在一份研究氮化鎵和砷化鎵其表面的氧化反應的文獻中也提到當氧在 GaAs 基板上反應時，可能因破壞表面結構而造成所形成之氧化物能量遷移的變化[16-17]。. 36.

(47) hν =600eV. 3500. 21.3 eV. MH1495(10nm). Ga(3d). 37. Intensity (a.u.). 3000. 042001. 2500 042107. 2000 1500. 042108 As(3d). 1000. 41eV 042109. 500 0 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. Binding Energy (eV) 圖4.8：以氬離子束撞濺試片 MH1495 (Ga 2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖,由試片表面至試片基板。. -5.

(48) 由 MH1495 試片的研究我們再將 MH1686 此塊試片氧 O (1S) 的束縛能譜進行曲線配湊(curve fitting)。其結果如圖 4.9 結果顯示在 532eV 處亦可看到一隨撞濺而變化的峰值，其成份組成若以 MH1495 的對照來看應絕大部分是 Ga-oxide。(尤其其 fitting 所表現的半高寬 FWHM 亦無很大的變化差異)。我們可看到在接近試片表面的 042118 這條譜線，其 532eV 處的強度 (intensity) 較高些，可能是些許原本試片表面的污染所造成，之後，經過陸續的撞濺過程此 532eV 的峰值位準呈現規律性的變化，逐漸增強最後在接近試片基板的 042208 這條譜線所顯示的點數讀值較低。因此我們的解釋是 532eV 這位置所代表的應主要是 Ga-oxide 的成份(在後續的研究中我們會再加以說明)，而為後在接近基板處也因撞濺而被漸漸清除。至於再約 530eV 處的峰值位準應是 Gd-oxide，對此我們將 MH1546 (Gd 2O3/GaAs)此塊試片也以同樣的光源條件進行量測。如圖 4.10。. 38.

(49) 14000 o. h ν=600eV. MH1686(10nm,550 C). 12000. (Ga2 O 3 -Gd 2 O 3 / GaAs) 042114. Intensity (a.u.). 10000 042118 8000 042119 6000 042120. 4000 042201. 2000 042205 042208. 0 538. 536. 534. 532. 530. 528. 526. 524. Binding Energy (eV). 圖 4.9 ：我們將試片 MH1686 ( Ga2O3-Gd2O3 / GaAs) 之氧 O (1S) 分作配湊曲線(curve fitting)的工作。由圖中所示，自上而下，試片經過撞濺後愈近基板。. 39.

(50) 1200. hν=600eV. o. MH1546(3.4nm,550 C) 042212. 1000 042215. 40. Intensity(a.u.). 800. 042216. 600. 400. 042218. 200. 0 50. 45. 40. 35. 30. 25. 20. 15. 10. 5. 0. -5. Binding Energy (eV) 圖4.10：以氬離子束撞濺試片 MH1546 (Gd2O3 / GaAs) 時之不同階段的 XPS 能譜圖，由試片表面至試片基板。.

(51) 4000 o. hν=600eV. MH1546(3.4nm,550 C) (Gd2O3 / GaAs) 042213. Intensity (a.u.). 3000. 2000. 042214. 1000 042217. 042219. 0. 540. 538. 536. 534. 532. 530. 528. 526. 524. Binding Energy (eV) 圖 4.11 ：將試片 MH1546 (Gd2O3 / GaAs) 之氧 O (1S) 的部分作配湊曲線 (curve. fitting)的工作。 41.

(52) 再將 MH1546 此試片之氧 O (1S)也對照 MH1495 進行配湊曲線的工作。如圖 4.11。這結果可看到 MH1546(Gd 2O 3/GaAs) 的氧 O (1S)亦有兩個峰值，其一是 532eV 另一是約 530eV。由此結果並和試片 MH1686 互相比較在經由兩試片的砷，鎵和釓能譜部分和 XPS 參考手冊 (Handbook of XPS by Perkin-Elmer Corporation) 加以比對，可知在由配湊曲線結果所顯現的峰值位準 532eV 處應是 Ga-oxide 為主，而排除是 Gd-oxide 的可能性，且因為進行試片測試時的起飛角(take off o. angle)為 90 之垂直入射分析儀，因此也排除是來自試片表面污染佔大部分的可能性。相對的，我們在 MH1686 和 MH1546 皆有觀察到 530eV 左右的位準，而在以純質的 Ga2O3 以作為氧化層的試片 MH1495 上則並未看到，因此我們也推論在 530eV 處所代表的應就是 Gd-oxide。但在進一步觀察由 MH1546 此塊試片所得的配湊曲線分析，我們發現由於 MH1546 (Gd 2O3/GaAs) 此塊試片亦是由純質的 Gd2O3 所蒸鍍生成的氧化層，但在 532eV 處卻也有大比例 Ga-oxide 的峰值表現這和先前 Bell 實驗室所認為可能有混和氧化物的看法也許有所關聯，對此我們試著也將砷，鎵，釓的能譜(屬於較低束縛能處) 中之. 42.

(53) hν=600eV. 800. o. Intensity (a.u.). 20.3eV. MH1546(3.4nm,550 C) (Gd2O 3 / GaAs). 700. 042212. 600. 042215. 500. 042216. 400. 300. 200. 100 042218 0 30. 28. 26. 24. 22. 20. 18. 16. 14. Binding Energy (eV). 圖 4.12. : 將試片 MH1546 (Gd2O3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部分作配湊曲線(curve fitting)的工作。在接近 20.3eV 束縛能處可觀察到一峰值，而此配湊峰所代表的意涵應是一價的鎵離子(Ga+)。. 43.

(54) 有關鎵的部分進行配湊曲線的工作。因為氧 O 的電負度 (electronegativity) 相對於其他種元素是極大的，為 3.5。因此對於和所結合之不同氧化態元素所表現的能量為移並不明顯，所以我們針對鎵的部分做曲線配湊，以期以另一個角度來對於氧化鎵氧化物的組成作進一步的研究如圖 4.12 所示。經曲線配湊的工作，試片 MH1546 在 20.3eV 處有一峰值，因此我們在對之前在 L-SGM 光束線上所量測的 MH1550 (Gd 2O 3/GaAs)也進行一樣的處理，亦發現在 20.3eV 有一峰值如圖 4.13。再觀察所有前面所作過的試片我們發現凡是(Ga 2O3-Gd2O3/GaAs) 組成的試片，經曲線配湊後，其 Ga-oxide 之 Ga 的最高峰值位準皆在 21.0eV 左右，如圖 4.17。而 (Gd 2O 3/GaAs)組成的試片其 Ga-oxide 的 Ga 皆在 20.3eV，相對的，(Ga2O3/GaAs)組成的試片如 MH1270 經曲線配湊，最高峰值位準則是在 21.5eV 處，如圖 1.4 所示。由此可推論當氧化物成長於砷化鎵表面上時其結構可能正如氧化矽之成長於矽之表面時有一過渡的 SiO X 成份區域 [17-18]，且因原蒸鍍的材料不同而變化。當試片是以純質的 Ga2O3 蒸鍍於砷化鎵表面而形成氧化層時，其主成份應是 Ga2O3，因其 Ga 的氧化態較高因此所量到的 Ga(3d)電子之束縛能較高約在 21.5eV 處。. 44.

(55) 7000. hν=120eV. 0. MH1550(3.1nm,500 C). (Gd2O 3 / GaAs) 6000. (a) (b). Intensity (a.u.). 5000. (c) 4000 (d) 3000 (e) 2000 (f). 1000 (g) 20.3eV. 19.2eV. 0 26. 24. 22. 20. 18. Binding Energy (eV). 圖 4.13：我們將試片 MH1550 (Gd2O3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部分作配湊曲線(curve fitting)。 45.

(56) 而 (Ga2O3-Gd2O3/GaAs) 結構所組成的試片，因砷的電負度 (electronegativity) 1.1 和鎵的電負度 1.6 極為接近，因此很可能在生成氧化層的過程中因互相進行競爭和氧鍵結的行為而產生所謂的混和氧化物 (mix-oxide)，而 Ga 大部分是以 GaO 的氧化型式存在於所成的氧化層中。至於 (Gd 2O3/GaAs) 所組成的試片因在蒸鍍成長氧化層的過程中試片砷化鎵基板的 Ga 有極大的機會因熱擴散 (diffusion) 至 Gd-oxide 氧化層中亦因電負相近而和 Gd 作氧的結合競爭，形成 Ga2O 的氧化物存在於氧化層中。因一價的 Ga+離子對價電子的束縛能較低因此所量測到量值也約在 20.3eV 之較低處。在進一步的分析中，我們再將 (Ga2O3/GaAs)，(Gd 2O3/GaAs) 與 (Ga2O 3-Gd 2O3/GaAs) 三種試片的成份組成隨不同階段撞濺的變化做一比較。如圖 4.14 與圖 4.15。在 (Gd 2O3/GaAs) 的分析方面我們選取兩片製成條件相近的試片，加入 O (1s) 變化的比較，如圖 4.16。在 (Ga2O 3-Gd 2O3/GaAs) 方面，選擇 MH1686 此塊試片做曲線配湊與比較的工作，如圖 4.17 與圖 4.18。. 46.

(57) hν=120eV. 20000. o. MH1270(23nm,400 C) Ga 2O3 / GaAs. 16000 Ga2O3. Ga2+. Intensity(a.u.). 21.5eV. Ga Ga. 1+. 12000. 8000. 4000. 0 24. 23. 22. 21. 20. 19. 18. 17. 16. Binding Energy (eV). 圖 4.14: 將試片 MH1546 (Gd 2O3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部分作配湊曲線(curve fitting)的工作。由上而下為愈近基板處。. 47.

(58) hν = 120eV. 5000. o. MH1270(23nm,400 C) Ga 2O3 / GaAs. 48. Concentration. 4000. 3000. Ga As. 2000. Ga. 1000. +1. Ga. 0. +3 +2. Ga. 0. 10. 20. 30. 40. 50. • History of sputtering (Kev. 60. min). 圖4.15 : 試片 MH1270 成份組成隨各階段撞濺之變化圖. 70. 80.

(59) 1400. Concentrationn. 1200. o. hν =120eV. MH1550(3.1nm,500 C) Gd 2O3 / GaAs. 1000. Ga. 800. As. 600 400 200. Ga. 0. +1. 4000 o. hν =600eV. MH1546(3.4nm,550 C) Gd 2O3 / GaAs. Concentrationn. 3000. 2000. Ga-O Gd-O. 1000. 0 0. 5. 10. 15. • History of sputtering (Kev. 20. min). 圖 4.16 : Gd2O3 / GaAs 試片各組成成份與其 O (1s) 隨不同階段撞濺之變化比較圖。. 49. 25.

(60) hν=120eV. 7000. o. MH1686(10nm,550 C) Ga2 O3 - Gd2 O3 / GaAs. 6000. Intensity (a.u.). 5000 +2. Ga 21.0eV. +1. Ga. GaAs. 4000. 3000. 2000. 1000. 0 26. 24. 22. 20. 18. 16. Binding Energy (eV). 圖 4.17 : 將試片 MH1686 (Ga2O3-Gd2O3 / GaAs) 之鎵(Ga) 的部. 分作配湊曲線(curve fitting)的工作。. 50.

(61) Concentration. 5000. hν = 120eV. 4000. o. MH1686(10nm,550 C) Ga2 O3-Gd2 O3/ GaAs. 3000 2000 Ga As. 1000. +1. Ga +2 Ga. 0. 7000. Concentration. o. hν = 600eV. 6000. MH1686(10nm,550 C) Ga2O3 -Gd2O3 / GaAs. 5000 4000 3000. Ga-O. 2000 Gd-O. 1000 0 0. 5. 10. 15. 20. • History of sputtering (Kev. 25. 30. min). 圖 4.18 : Ga2O3-Gd2O3 / GaAs 試片各組成成份與其 O (1s) 隨不同階段撞濺之變化比較圖。. 51.

(62) 第五章. 結論. 光電材料砷化鎵 (GaAs) 因其直接躍遷 (direct tranition)等特性，一直以來即在發光元件的領域有著很好的應用。其電子遷移率 2. (mobility) 高達 8500(cm /V-s)，將近是矽 (Si) 的 5 到 6 倍，更是人們寄望能製成更高速更高頻的元件之材料。而以往在砷化鎵上成長可靠的氧化層以製成 MOS 元件卻一直是技術上的一大瓶頸，近年來此一部份技術卻有重大的突破，然而其氧化層介面的諸多性質仍是有待探求的領域。我們因此應用美國貝爾實驗室所提供的樣品試片，對其進行 XPS 的分析實驗。我們是在新竹的同步輻射中心以同步輻射所產生的 X 光光源來對試片進行量測。因其光源有極高的解析度。在一系列的實驗中我們觀察到將 (Ga2O3-Gd2O3 )，Ga2O3 或是 Gd2O3 等化合物以電子束蒸鍍方式在砷化鎵表面形成氧化層時，其中鎵會以不同的氧化型式存在於氧化層中。這很可能是因為鎵 (Ga) 的電負度因為和釓 (Gd) 的電負度極為接近，因此在成長氧化層的過程中很容易因彼此和氧的相結合競爭而形成某種混合化合物。再進一步的分析，我們發現例如若原成長氧化層的材料是純質的 Ga2O3，則鎵會以此種氧化物型式形成氧化層直至與砷化鎵的介面上，此時鎵的氧化態較高，所以所測得. 52.

(63) 的 Ga(3d)價電子束縛能亦較高，約 21.5eV 左右。但若生成的材料是 (Ga2O3-Gd2O3 ) 或 Gd2O3 則 Ga(3d)價電子所表現的束縛能分別是 21.0eV 以及 20.3eV 左右。由此可推論氧化鎵化合物的鎵會以一價，二價，三價的型式有條件的存在於這類氧化層中。我們觀察到這種差異現象隨著用氬離子 (Ar +) 撞濺試片愈近這類氧化層與砷化鎵之介面時，會愈明顯，很可能是在試片製程的過程中因為鎵 (Ga) 自試片基板因熱擴散出所致。本實驗所測試的樣品由於是近年來才以成功的製程技術長成，因此仍有許多的領域有待瞭解，例如在後續的研究中我們也繼續嘗試以能量反應的觀點 (dG = dH－TdS－SdT ) 來加以探討。或是製程條件的控制否會因本文中所提到的性質而對載子於氧化介面傳輸有所影響等等。最後希望我們所作的實驗成果能對於這些方面有所幫助。. 53.

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