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| DC 欄位 | 值 | 語言 |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | 管傑雄(Chieh-Hsiung Kuan) | |
| dc.contributor.author | Han-Bo Yang | en |
| dc.contributor.author | 楊涵博 | zh_TW |
| dc.date.accessioned | 2021-06-16T05:25:11Z | - |
| dc.date.available | 2019-09-05 | |
| dc.date.copyright | 2014-09-05 | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.date.submitted | 2014-08-14 | |
| dc.identifier.citation | [1] S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwasa, and S. Nagahama, “High-Brightness InGaN Blue , Green and Yellow Light-Emitting Diodes with Quantum Well Structures “,Jpn. J. Appl. Phys. 34, L797(1995).
[2] 史光國,“GaN藍色發光及雷射二極體之發展現況“,工業材料,126(1997), pp.154 [3] 廖偉材,“氮化鋁鎵/氮化鎵超晶格原子層磊晶之研究“,逢甲大學材料科學研究所,碩士論文 (2002). [4] B. Heying, X.H. Wu, S. Keller, Y. Li, D. Kapolnek, B.P. Keller, S.P.Denbaars, and J.S. Speck, “Role of threading dislocation structureon the x-ray diffraction peak widths in epitaxial GaN films,”Applied Physics Letters, Vol. 68, (1996), pp.643 [5] Y. P. Varshni, Physica 34,149 (1967) [6] 蔡健益、陳錦誠,“以濕式製程研製Al2O3-TiO2複合氧化物薄膜作為閘極絕緣層之特性研究”逢甲大學材料科學與工程學系碩士論文(2008) [7] H. morkoc, “Nitride Semiconductors and Devices” , Springer (1999) [8] A. Chakraborty, B. A. Haskell, S. Keller, J. S. Speck, S. P. DenBaars, S.Nakamura, and U. K. Mishra, ” Nonpolar InGaN/GaN emitters on reduced-defect lateral epitaxially overgrown a-plane GaN with drive-current-independent electroluminescence emission peak” Appl. Phys. Lett., 85, 5143 (2004) [9] W.K. Wang, D.S. Wuu, S.H.Lin, P. Han, R.H. Horng, T.C. Hsu, D.T. Huo,M.J. Jou, Y.H. Yu, and A. Lin,“Enhanced Output Power of GaN-Based LEDs With Nano-Patterned Sapphire Substrates”, IEEE Photonics Technology Letters, VOL. 20, NO. 13, JULY 1(2008) [10] Haiyong Gao, Fawang Yan, Yang Zhang, Jinmin Li, Yiping Zeng, Guohong Wang,” Improvement of the performance of GaN-based LEDs grown on sapphire substrates patterned by wet and ICP etching” Solid-State Electronics 52 (2008),pp.962–967 [11] R.H. Horng, W.K. Wang, S.C. Huang, S.Y. Huang, S.H. Lin, C.F. Lin, D.S. Wuu,” Growth and characterization of 380-nm InGaN/AlGaN LEDs grown on patterned sapphire substrates”, Journal of Crystal Growth 298 (2007) ,pp.219–222 [12] H.Y. Shin,S.K. Kwon, Y.I. Chang,M.J. Cho,K.H. Park,” Reducing dislocation density in GaN films using a cone-shaped patterned sapphire substrate”, Journal of Crystal Growth 311 (2009) ,pp.4167–4170 [13] Z.H. Feng, Y.D. Qi, Z.D. Lu, Kei May Lau,” GaN-based blue light-emitting diodes grown and fabricated on patterned sapphire substrates by metalorganic vapor-phase epitaxy”, Journal of Crystal Growth 272 (2004) ,pp.327–332 [14] O. Ambacher,a) J. Smart, J. R. Shealy, N. G. Weimann, K. Chu, M. Murphy,W. J. Schaff, and L. F. Eastman, “Two-dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization charges in N- and Ga-face AlGaN/GaN heterostructures”, Journal of Applied Physics, Vol. 85,NO. 6,15 march (1999) [15] O. Ambacher,a) B. Foutz, J. Smart, J. R. Shealy, N. G. Weimann, K. Chu, M. Murphy,A. J. Sierakowski, W. J. Schaff, and L. F. Eastman, R. Dimitrov, A. Mitchell, and M. Stutzmann,“Two dimensional electron gases induced by spontaneous and piezoelectric polarization in undoped and doped AlGaN/GaN heterostructures”, Journal of Applied Physics, Vol. 87, NO.11,JANUARY(2000) [16] Dipak Paramanik1, Abhishek Motayed1, Geetha S. Aluria, Sergiy Krylyuk Albert V. Davydov” Optimization and shape control of GaN nano pillars fabricated by inductively coupled plasma etching” Proc. of SPIE Vol. 8373 83732V-1(2012) [17] C. C.Wang, H.Ku, C. C. Liu, K. K. Chong, C. I. Hung, Y. H.Wang, andM. P. Houng, “Enhancement of the light output performance for GaN basedlight-emitting diodes by bottom pillar structure,” Appl. Phys.Lett., vol. 91(2007), pp.121109-1–121109-3 [18] H. Gao, F. Yan, Y. Zhang, J. Li, Y. Zeng, and G.Wang, “Enhancement of the light output power of InGaN/GaN light-emitting diodes grown on pyramidal patterned sapphire substrates in the micro- and nanoscale,”J. Appl. Phys., vol. 103(2008) ,pp.014314-1–014314-5 [19] J. J. Chen, Y. K. Su, Fellow, IEEE, C. L. Lin, S. M. Chen, W. L. Li, and C. C. Kao,“Enhanced Output Power of GaN-Based LEDs With Nano-Patterned Sapphire Substrates“, IEEE Photonics Technology Letters, Vol.20, NO. 13, JULY 1 (2008) | |
| dc.identifier.uri | http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/56363 | - |
| dc.description.abstract | 成長在藍寶石基板上的氮化銦鎵類發光二極體，因磊晶層與藍寶石基板間的晶格常數不匹配以及熱膨脹係數的差異，使得元件內部產生量子侷限化史塔克效應，進而造成氮化銦鎵類發光二極體發光效率下降。因此，本篇論文將藉由不同蝕刻製程方法製作微結構圖案於藍寶石基板上，探討對氮化銦鎵類發光二極體造成的影響。吾人使用電子束微影系統搭配乾濕式蝕刻技術，製作出不同週期、相同深度與相同基板佔有比例的微結構於藍寶石基板上，並使用有機金屬化學氣相沉積系統進行氮化銦鎵類材料磊晶。其後，將使用拉曼光譜系統確認磊晶品質，光致激發螢光系統量測主動層發光特性，同時亦使用模擬軟體計算發光二極體的光萃取效率。 | zh_TW |
| dc.description.abstract | InGaN-based Light-Emitting Diodes (LEDs) are typically grown along c-plane sapphire substrates. The significant biaxial strain originated from the huge lattice mismatch between the InGaN active layer and the underlying GaN layer possesses piezoelectric electrical polarization; the intrinsic wurtzite crystal structure induces large spontaneous electric polarization as well. The total polarization fields result in quantum-confined Stark effect (QCSE). Therefore, the effects of the growths of InGaN-based materials on the patterned-sapphire substrates (PSSs) with different etching methods will be discovered in this thesis. The PSSs with various periodic square arrays, comprised the same depth, the same post-duty cycle, will be fabricated by conducting E-beam lithography system accompanied with different etching methods. After the epitaxial growth, to begin with, the constant-excitation power of micro-Raman (μ-Raman) system was utilized to provide comparison of the strain in the bulk layer. The samples were then characterized by the constant-excitation power of micro-photoluminescence (μ-PL) measurement to indentify the reduction in the internal field in the multiple quantum wells (MQWs). In addition, the light-extraction efficiency (LEE) of the PSSs was also simulated by the ray-tracing method using the Trace-Pro software. | en |
| dc.description.provenance | Made available in DSpace on 2021-06-16T05:25:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ntu-103-R01943058-1.pdf: 8425033 bytes, checksum: 9204d4982506c987dec6aa252f42df50 (MD5) Previous issue date: 2014 | en |
| dc.description.tableofcontents | 口試委員審定書 I
中文摘要 II Abstract III 目錄 IV 圖表目錄 VI 一導論 1 1.1前言 1 1.2動機 3 1.3論文架構 7 二、理論基礎與材料分析 8 2.1藍寶石基板簡介 8 2.2氮化鎵薄膜簡介 12 2.2.1晶體結構 12 2.2.2應力 13 2.2.3錯位差排 15 2.2.4極化 16 2.2.5量子侷限史塔克效應 20 2.2.6屏蔽效應 21 2.3蝕刻原理 22 2.3.1蝕刻種類 22 2.3.2乾式蝕刻原理 23 2.3.3濕式蝕刻原理 29 2.4光萃取效率 31 2.4.1模擬 31 2.4.2模擬與實驗驗證 32 三、實驗儀器與樣品製備 34 3.1實驗儀器 34 3.1.1電子束微影系統 34 3.1.2電子槍蒸鍍系統 36 3.1.3感應式耦合電漿蝕刻 37 3.1.4掃描式電子顯微鏡 38 3.1.5有機金屬化學氣相沉積 40 3.1.6拉曼光譜量測系統 41 3.1.7光致激發螢光光譜量測系統 43 3.2樣品製備 45 四、實驗結果與分析 52 4.1實驗結果 52 4.1.1乾式蝕刻樣品製備 52 4.1.2濕式蝕刻樣品製備 53 4.1.3乾濕蝕刻樣品製備 54 4.2量測分析 55 4.2.1乾式蝕刻與濕式蝕刻拉曼量測分析與比較 55 4.2.2乾式蝕刻與濕式蝕刻螢光激發光譜量測分析與比較 58 4.2.3乾式蝕刻與濕式蝕刻光萃取效率模擬與比較 62 4.2.4乾溼蝕刻拉曼量測分析與其他蝕刻方式比較 64 4.2.5乾溼蝕刻螢光激發量測分析與其他蝕刻方式比較 67 4.2.6乾溼蝕刻光萃取效率模擬分析與其他蝕刻方式比較 70 伍、結論 71 六、參考文獻 72 圖表目錄 圖目錄 圖1.1 1材料與晶格常數能帶關係圖 2 圖2.1 1藍寶石基板晶格填充示意圖 8 圖2.1 2四面體洞與八面體洞示意圖 9 圖2.1 3藍寶石基板結構圖 10 圖 2.1 4藍寶石基板晶格面 11 圖2.2 1Ga-face與N-face結構圖 12 圖2.2 2氮化鎵薄膜晶格面 13 圖2.2 3壓縮與伸張應力示意圖 14 圖2.2 4氮化鎵成長於藍寶石基板示意圖 14 圖2.2 5氮化鎵薄膜冷卻壓縮示意圖 15 圖2.2 6錯位差排種類示意圖 16 圖2.2 7極化效應示意圖 17 圖2.2 8電荷中心重疊示意圖 19 圖2.2 9電荷中心不重疊示意圖 19 圖2.2 10 氮化鎵受極化場能帶傾斜圖 19 圖2.2 11量子侷限化史塔克效應示意圖 21 圖2.2 12屏蔽效應示意圖 21 圖2.3 1電漿電位圖 24 圖2.3 2電漿蝕刻示意圖 26 圖2.3 3ICP系統圖 26 圖2.3 4 RF影響蝕刻圖 27 圖2.3 5 ICP影響蝕刻圖 28 圖2.3 6蝕刻時間影響示意圖 30 圖2.4 1模擬示意圖 31 圖2.4 2乾式蝕刻實驗與模擬光萃取效率比較圖 32 圖2.4 3濕式蝕刻實驗與模擬光萃取效率比較圖 33 圖3.1 1光學微影系統示意圖 35 圖3.1 2本實驗室電子束微影系統 36 圖3.1 3電子槍蒸鍍系統示意圖 37 圖3.1 4感應式耦合電將蝕刻示意圖 38 圖3.1 5掃描式電子顯微鏡示意圖 39 圖 3.1 6 常壓式有機金屬化學氣相沉積 41 圖3.1 7愛裡斑示意圖 42 圖3.1 8拉曼光譜示意圖 42 圖3.1 9光致激發螢光量測系統簡圖 44 圖3.2 1樣品製備流程圖 45 圖4.1 1乾式蝕刻SEM 53 圖4.1 2濕式蝕刻SEM圖 53 圖4.1 3乾濕蝕刻SEM圖 54 圖4.2 1乾式蝕刻拉曼光譜圖 55 圖4.2 2乾式蝕刻應力與半波寬對週期圖 56 圖4.2 3濕式蝕刻拉曼光譜圖 56 圖4.2 4濕式蝕刻應力與半波寬對週期圖 57 圖4.2 5不同蝕刻面圖案化藍寶石基板差排狀況 57 圖4.2 6乾式蝕刻螢光激發光譜圖 58 圖4.2 7乾式蝕刻峰值波長與半波寬對週期圖 59 圖4.2 8濕式蝕刻螢光激發光譜圖 60 圖4.2 9濕式蝕刻螢光激發波長與半波寬對週期圖 60 圖4.2 10乾式蝕刻螢光激發相對峰值強度圖 61 圖4.2 11濕式蝕刻螢光激發相對峰值強度圖 62 圖4.2 12乾式蝕刻光萃取效率圖 63 圖4.2 13濕式蝕刻光萃取效率圖 63 圖4.2 14濕式蝕刻相對峰值強度與半波寬小週期特例點對週期圖 64 圖4.2 15濕式蝕刻峰值波長與半波寬小週期特例點對週期圖 65 圖4.2 16乾濕蝕刻拉曼光譜圖 66 圖4.2 17不同蝕刻方式拉曼應力比較圖 66 圖4.2 18不同蝕刻方式拉曼半波寬比教徒 67 圖4.2 19乾溼蝕刻螢光激發峰值波長與半波寬圖 68 圖4.2 20不同蝕刻方式峰值波長比較圖 68 圖4.2 21不同蝕刻方式半波寬比較圖 69 圖4.2 22不同蝕刻方式相對峰值強度比較圖 69 圖4.2 23不同蝕刻方式光萃取效率比較圖 70 表目錄 表2.1. 1藍寶石基板材料特性 11 表2.2. 1常用氮化物晶格常數表18 表2.3. 1蝕刻方式比較表 22 表3.2. 1 ICP-RIE蝕刻二氧化矽薄膜參數 49 | |
| dc.language.iso | zh-TW | |
| dc.subject | 量子侷限史塔克效應 | zh_TW |
| dc.subject | 電子束微影 | zh_TW |
| dc.subject | 氮化鎵發光二極體 | zh_TW |
| dc.subject | 圖案化藍寶石基板 | zh_TW |
| dc.subject | 奈米結構 | zh_TW |
| dc.subject | Wet-etching | en |
| dc.subject | Light-emitting diode | en |
| dc.subject | QCSE | en |
| dc.subject | MOCVD | en |
| dc.subject | NPSSs | en |
| dc.subject | Electron-beam lithography | en |
| dc.title | 具不同蝕刻方式圖案化藍寶石基板上之氮化銦鎵類發光二極體 | zh_TW |
| dc.title | InGaN-based Light-Emitting Diodes Grown on Patterned-Sapphire Substrates with Different Etching Methods | en |
| dc.type | Thesis | |
| dc.date.schoolyear | 102-2 | |
| dc.description.degree | 碩士 | |
| dc.contributor.oralexamcommittee | 孫允武(Y. W. Suen),吳肇欣(Chao-Hsin Wu),林瑞明(Ray-Ming Lin),孫建文(Kien-Wen Sun) | |
| dc.subject.keyword | 氮化鎵發光二極體,圖案化藍寶石基板,電子束微影,量子侷限史塔克效應,奈米結構, | zh_TW |
| dc.subject.keyword | Light-emitting diode,QCSE,MOCVD,NPSSs,Electron-beam lithography,Wet-etching, | en |
| dc.relation.page | 74 | |
| dc.rights.note | 有償授權 | |
| dc.date.accepted | 2014-08-15 | |
| dc.contributor.author-college | 電機資訊學院 | zh_TW |
| dc.contributor.author-dept | 電子工程學研究所 | zh_TW |
| 顯示於系所單位： | 電子工程學研究所 | |
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