氮化鎵為直接能隙而且為寬能隙之半導體材料，其能隙約為3 4eV，此極佳之光電材料特性常被製做成發光二極體、雷射二極體、光感測元件、高載子遷移率電晶體等元件，一維奈米結構具有高比表面積以及高深寬比等優點，可降低氮化鎵薄膜和基板之間因為晶格不匹配所造成的應力，並且可避免傳統薄膜之龜裂問題；本研究將採用實驗室自行開發之爐管型電漿輔助化學氣相沉積法之系統，以自組裝之成長機制成長一維氮化鎵奈米柱用於發光二極體元件。 本研究沿用先前本實驗室之經驗，以鎂、矽做為摻雜元素使氮化鎵具有p型及n型之特性。首先於p^+Si(100)基板上成長出p型氮化鎵奈米柱晶體，藉由調控鎂載流氣體流量以及微調晶體品質，並且透過光致螢光光譜圖確認是否成長出高品質p型氮化鎵奈米柱，接著二次成長n型氮化鎵於p型氮化鎵奈米柱上，藉由微調氮電漿和鎵金屬之蒸氣壓，並且透過掃描式電子顯微鏡以及光致螢光光譜圖，確認二次成長完之氮化鎵奈米柱之外觀結構與晶體品質，將成長完成之氮化鎵奈米柱製作成發光二極體元件，量測其電壓-電流曲線特性圖可觀察到具有整流特性，當施加於元件電壓為11V時，元件瞬間產生亮光並隨即消失，推測可能是奈米柱底部電流密度過大導致元件燒毀。 為了使奈米柱底部面積增加使電流密度下降，本實驗將具有P-N接面的p型及n型氮化鎵奈米柱成長於二氧化矽基板上，之後利用氫氟酸蝕刻基板，將元件從基板上剝離並轉移至其他基板上，使奈米柱底部露出較大面積，藉此增加奈米柱底部與電極接觸面積降低電流密度，避免電流密度過大導致元件燒毀，元件轉移後進行電性量測，當順向偏壓為7 5V時，電流約為0 048A時，電流隨著電壓上升而下降，在量測這組元件時發現無電致發光之現象。推測可能是PI絕緣層經過烘烤後產生微小之龜裂而造成漏電路徑，或是在鍍上電極時，電極與n型氮化鎵接觸導致漏電路徑產生，或是每層本身之缺陷而造成非輻射性復合，使元件無法產生電致發光之現象。
| Date of Award | 2018 Aug 1 |
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| Original language | Chinese |
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| Supervisor | Franklin Chau-Nan Hong (Supervisor) |
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p型及n型氮化鎵奈米柱發光二極體元件之製作
昱齊, 黃. (Author). 2018 Aug 1
Student thesis: Master's Thesis