利用電漿輔助式分子束磊晶法
在藍寶石基板上成長氧化鋅的
物理特性研究

本論文運用電漿輔助式分子束磊晶技術，在c-三氧化二鋁基板（0001）面上磊晶不同二族-六族比例（II-VI ratio）的氧化鋅膜（ZnO epilayer）。首先我們藉由掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscopy）來判斷氧化鋅膜的厚度，把氧化鋅膜的厚度除上長晶時間，可以得到其成長速率（growth rate），而我們從成長速率的趨勢中，判斷鋅過量區域（Zinc rich region）、氧過量區域（Oxygen rich region）以及化學當量比約為1比1的區域（stoichiometry region），而在本文中，主要是探討在這三個區域下，氧化鋅膜的物理特性。在Group I中，我們從X光射線繞射圖以及光激螢光低溫光譜圖的分析中知道在鋅過量區域以及氧過量區域的長晶環境，皆會有殘餘應力的存在，而在化學當量比約為1比1的區域，殘餘應力會完全的釋放，回復到原本的氧化鋅晶格，而讓光譜有一個紅移的趨勢。我們也利用了錳（Mn）當作表面活性劑，用來改質氧化鋅的表面，當我們在磊晶氧化鋅時摻雜少量的Mn，藉由反射式高能電子繞射裝置在氧化錳鋅磊晶層的繞射圖形，經過我們的計算結果，在基板溫度為650℃下，氧化鋅厚膜跟6nm氧化錳鋅的晶格不匹配度相差1%。我們成長6nm厚度的氧化錳鋅當作緩衝層應用在Group II上，並做了一組了同樣厚度的對照組Group III，分別改變二族-六族比例，我們比較了同樣在化學當量比約為1比1的區域以及鋅過量區域下的樣品，而緩衝層也讓Group II的光性跟結構變好，所以氧化錳鋅緩衝層對我們的氧化鋅的成長，是具有正面幫助的。

關鍵字

氧化鋅；分子術磊晶法

並列摘要

The ZnO epilayers with different II-VI ratio were grown on c-Al2O3 substrate by plasma-assisted molecular beam epitaxy. In Group I, the residual strain was observed in Oxygen rich and Zinc rich samples by investigating X-ray diffraction (XRD) and LT-photoluminescence (LT-PL). However in stoichiometry the residual strain was further relaxed. We also improved the surface roughness by doping Mn。The RHEED patterns show that the in-plane lattice mismatch between ZnO epilayer and 6 nm thick ZnO:Mn buffer layers was about 1% at sub temperature 650℃. The optical and structure properties of ZnO epilayers were improved by using ZnO:Mn buffer layers.

並列關鍵字

ZnO ； MBE

參考文獻

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利用電漿輔助式分子束磊晶法在藍寶石基板上成長氧化鋅的物理特性研究

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