賴昆佑

為了降低氮化物的磊晶成本，本研究以濺鍍的方式，在矽基板及多晶氮化鋁基板上形成緩衝層，以提供氮化物磊晶之同調性環境。由於矽基板與氮化鎵之間有極大的晶格與熱膨脹係數差異，使得氮化鎵的晶格應力在隨著厚度增加之後，易導致磊晶層龜裂。在矽基板上，我們以氧化鋅薄膜做為氮化鎵的磊晶緩中層，這是因為氧化鋅與氮化鎵的晶格差異只有1.8%。在研究的過程中，我們發現氧化鋅薄膜的厚度與氮化鎵的磊晶品質間有密切的關聯。 本研究所使用的多晶氮化鋁基板以粉末壓製而成，由於基板表面過於粗糙，不適於磊晶成長。為了解決此問題，我們利用射頻磁控濺鍍系統，在氮化鋁基板上鍍上一層類單晶氮化鋁，並透過鍍膜過程中的氬氣與氮氣流量來控制薄膜的品質。此氮化鋁濺鍍層，不但能提升基板表面的平整度，也能改善基板表面的晶格品質。 在磊晶的過程中，我們發現成長於氮化鋁基板上的磊晶面呈現金字塔狀的形貌，即半極性晶面。此半極性晶面在發光二極體的應用上有兩個優點:1.增加發光面積2.增強載子發光結合的效率。此外，我們也利用脈衝式的氨氣氣流來增加晶格側向成長的速度，以控制磊晶表面的形貌。在攝氏1180度的環境中，以脈衝式氣流成長之氮化鋁磊晶層有更平整、均勻的表面，晶格品質也更佳。