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研究生： 藍天蔚
Tian-Wey Lan
論文名稱： 氣相沉積氮化物奈米線的成長與研究
The Growth and Analysis of Nitride Nanowires
指導教授： 紀國鐘
G.C. Chi
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 物理學系
Department of Physics
畢業學年度： 93
語文別： 中文
論文頁數： 55
中文關鍵詞： 氮化鎵 、奈米線 、氣相沉積
外文關鍵詞： CVD, nanowires, GaN
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    • 本實驗透過「氣-液-固」（vapor-liquid-solid；簡稱VLS）機制及使用金當催化劑，成功地在低壓下分別在矽基板和石英基板上成長氮化鎵的奈米線。從中發現成長基板的位置和溫度的高低會決定氮化鎵生成物的尺寸大小，成長時間會決定數量的多寡。在形貌分析上，透過場發射掃描式電子顯微鏡（FE-SEM）可觀測到六角狀氮化鎵奈米線，直徑分佈於60~100nm之間，平均為75.6 nm，長度可達數十個微米（μm），且在奈米線頂端觀察到金屬合金球狀物，這直接證明了奈米線的VLS成長機制。另外從能量分散式光譜儀（EDS）成分分析確定了鎵和氮的存在；而透過TEM和X-ray去探討氮化鎵奈米線的單晶烏采（wurtzite）結構。光性分析由螢光激發光譜量測（Potoluminescence；簡稱 PL）與顯微拉曼光譜（Mirco-Raman）分析光譜儀再次驗證了奈米線的高品質。
    我們使用石英基板去成長氮化鎵奈米線，並比較其與以矽當基板成長氮化鎵奈米線之異同。在定性半定量的EDS成分分析中，石英基板上的奈米線中鎵和氮的成份含量都比長在矽基板上的還高，推測是由於在石英基板上有氧原子的輔助成長。而在X-ray部分，以石英當基板的奈米線在 (002) 軸向的訊號也比以矽當基板的樣品高出約一倍，這推測可能是由於不同的成長方向所造成。

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    目錄 摘要…………………………………………………Ⅰ 致謝…………………………………………………Ⅲ 目錄…………………………………………………Ⅴ 圖目錄………………………………………………Ⅷ 表目錄………………………………………………ⅩⅠ 第一章 導論................................1 1-1背景....................................1 第二章 氮化鎵奈米線成長理論模型............5 第三章 奈米線之成長實驗...................11 3-1 實驗方法步驟..........................11 3-2 成長條件..............................13 第四章 奈米線材與成長參數之分析...........16 4-1 樣品分析步驟..........................16 4-1-1場發射掃描式電子顯微鏡簡介...........16 4-1-2氮化鎵奈米線形貌分析.................17 4-2 壓力變化..............................20 4-2-1 常壓與低壓下的比較與改進............20 4-2-2 在低壓下氨氣流量變化................21 4-3 奈米線成分分析........................25 4-3-1 能量分散式光譜儀簡介................25 4-3-2 成分分析結果........................25 4-4 奈米線結構分析........................27 4-4-1穿透式電子顯微鏡簡介.................27 4-4-2 TEM結果分析.........................28 4-4-3 X-ray量測裝置.......................29 4-4-4 X-ray實驗結果.......................30 4-5 奈米線光性分析........................31 4-5-1光激發光量測裝置.....................31 4-5-2 PL分析結果..........................32 4-5-3顯微拉曼光譜分析儀...................33 4-5-4 Micro-Raman分析結果.................34 4-6 不同成長溫度的結果....................36 4-7 基板位置不同成長的結果................39 4-8 不同成長時間的結果....................43 4-9 成長在石英基板的氮化鎵奈米線..........46 第五章 結論與未來工作方向.................51 5-1結論...................................51 5-2未來工作方向...........................53 參考文獻..................................54

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