氮化鈦薄膜之光電特性與其在氮化鎵上歐姆接觸特性之研究

  • 陳 家興

學生論文: Master's Thesis

摘要

本?文主要的研究方向是:採用濺鍍(sputtering)系統,以直流磁控濺鍍法(DC magnetron sputtering deposition)沉積氮化鈦(TiN)薄膜。所使用的製程氣體為氬氣(Argon),並以氮化鈦(TiN)作為濺鍍靶材(target),進行濺鍍反應後,生成氮化鈦(TiN)薄膜。基材為切割後的藍寶石基板(Al2O3,sapphire)與 n 型氮化鎵(n-GaN)試片,氮化鈦(TiN)薄膜則在基材上生成。 利用快速升溫熱爐管系統(Rapid thermal anneal,RTA)來進行退火,在氮氣(Nitrogen)環境下經過?同溫?與持溫時間熱處?後,對其光電與結構特性作一系?之研究,並研究氮化鈦(TiN)薄膜在 n 型氮化鎵(n-GaN)上之歐姆接觸(Ohmic contact)的特性與蕭特基能障高度(Schottky barrier height,SBH)的變化。 由實驗結果得知,使用濺鍍?率 100W 所沉積厚度為 60nm 的氮化鈦(TiN)薄膜,經由快速升溫熱爐管系統(RTA)在氮氣環境下 900℃ 熱處? 60 秒後,氮化鈦(TiN)薄膜有較低的電阻?為 1 25E-2(ohm-cm),其載子濃?提高為 6 93E21(1/cm3),在 510nm 之綠光波段具有 70% 以上之穿透?,且沉積在藍寶石基板(sapphire)上之氮化鈦(TiN)薄膜其熱穩定性?好。 然後將氮化鈦(TiN)薄膜沉積在 n 型氮化鎵(n-GaN)試片上研究其歐姆接觸特性,雖然將氮化鈦(TiN)薄膜直接沉積在 n 型氮化鎵(n-GaN)試片上無法得到線性之歐姆接觸(Ohmic contact)特性,但是利用快速升溫熱爐管系統(RTA)來進行退火,可以有效?低氮化鈦(TiN)薄膜與 n 型氮化鎵(n-GaN)試片之間的蕭特基能障高度(SBH),並成?改善其歐姆接觸(Ohmic contact)特性,然而經過快速升溫熱爐管系統(RTA)在氮氣環境下 800℃ 熱處? 90 秒後,氮化鈦(TiN)薄膜的蕭特基能障高度(SBH)從原本未退火前的 0 513eV 降低為 0 454eV 有顯著地改善,且經過快速升溫熱爐管系統(RTA)在氮氣環境下 900℃ 熱處? 60 秒後,其傳輸線模型(Transmission line model,TLM)之特徵接觸電阻值(ρc)降低為 1 44E-2(Ω-cm2),有助於日後將氮化鈦(TiN)薄膜應用在相關之光電與半導體元件上。 關鍵字:直流磁控濺鍍;氮化鎵;氮化鈦;蕭特基能障;歐姆接觸
獎項日期2014 九月 3
原文???core.languages.zh_ZH???
監督員Wei-Chi Lai (Supervisor)

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