氮化鎵奈米結構的光激螢光頻譜與拉曼頻譜量測

Photoluminescence Spectrum and Raman Spectroscopy of GaN Nano-structure

陳兩儀(Liang-Yi Chen)

指導教授 ： 黃建璋

國立臺灣大學/電機資訊學院/光電工程學研究所/碩士(2008年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2008.00275

摘要

我們發展了一個以一個迅速、實用的自組排列奈米小球製程來製作氮化銦鎵/氮化鎵多重量子井的奈米柱陣列。奈米柱陣列以二氧化矽小球在元件表面定義奈米柱區域，並以小球為遮罩的自然微影方法接著以電感耦合電漿離子蝕刻(ICP-RIE)方式去完成。
在材料分析的結果上，我們在奈米柱低溫(60k<)的光激螢光頻譜裡看到分裂的能階，我們認為這是由於近一維的奈米柱所產生的量子侷限效應所帶來的影響。
在拉曼量測上，我們能夠分析奈米結構和原本結構下內部的應力變化，進而和光激螢光頻譜量測獲是電激發光頻譜的結果做一個相互對照的探討。
以一層旋塗式玻璃塗佈光阻(Spin-on glass)當作並聯奈米柱絕緣層填充在奈米柱之間的間隙。奈柱發光二極體的電激螢光頻譜顯示，在注入電流範圍在25毫安培至100毫安培之間，其放光頻譜的波長幾乎是固定在同一波長上。這顯示量子侷限斯塔克效應(Quantum-confined Stark Effect)在奈米柱結構元件裡面是被抑制住的。此外，由拉曼頻譜量測分析結果，我們可以觀察到晶格常數不匹配所造成的應力在奈米結構中釋放。

關鍵字

氮化鎵 ； 奈米柱 ； 拉曼

並列摘要

In this paper, a practical process to fabricate InGaN/GaN p-i(MQW (multiple quantum well))-n nanorod structures is demonstrated. By using silica nanoparticles as the etch mask and inductively coupled plasma reactive ion etching (ICP-RIE) to define the pattern, nanorods with diameter 100nm can be fabricated over the entire 2 inch wafer. The photoluminescence (PL) spectra of the InGaN/GaN MQW nanorod structures are investigated at room and low temperatures. The discrete density of state is observed at temperature lower than 60k.
The Raman spectroscopy is performed on nanorod structure too. We have analysised the strain in the nanorod structure array and compare the result with our PL spectrum and EL spectrum.
Furthermore, we also fabricate nanorod LEDs using a polymer planarization approach to deposit p-type electrodes on the tips of nanorods. Current-voltage curves and electroluminescent (EL) results are demonstrated.

並列關鍵字

GaN ； nanorod ； Raman

參考文獻

[2] Q. Wu, Z. Hu, X. Wang, Y. Lu, K. Huo, S. Deng, N. Xu, B. Shen, R. Zhang, and Y. Chen, J. Mater. Chem., vol. 13, pp. 2024-2027, 2003.

[4] C.-C. Chen, and C.-C. Yeh, Adv. Mater. Vol. 12, Pages 738 – 741, 2000.

[8] S. Y. Kuo, C. C. Kei, C. N. Hsiao, and C. K. Chao, J. Vac. Sci. Technol. B, vol. 24, pp. 695-699, Mar., 2006.

[10] H. M. Kim, T. W. Kang, and K. S. Chung, Adv. Mater, vol. 15, pp. 567 – 569, 2003.

[13] T. H. Hsueh, H. W. Huang, C. C. Kao, Y. H. Chang, M. C. Ou-Yang, H. C. Kuo, and S. C.Wang, , Jpn. J. Appl. Phys., vol. 44, No. 4B, pp. 2661-2663, 2005.