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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 材料科學與工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/63595
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor陳敏璋(Miin-Jang Chen)
dc.contributor.authorKai-Yun Yuanen
dc.contributor.author袁開昀zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-16T17:14:32Z-
dc.date.available2017-08-27
dc.date.copyright2012-08-27
dc.date.issued2012
dc.date.submitted2012-08-20
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/63595-
dc.description.abstract本論文乃研究利用原子層沉積技術 (Atomic Layer Deposition, ALD) 成長之氧化鋅薄膜的光電特性。論文可分為三個部分:
第一部分,為了改善氧化鋅薄膜氧空缺過多的問題,本論文採用低溫ALD製程製備氧化鋅薄膜,使其內電子濃度降低,並改善其結晶品質和電子遷移率 (electron mobility)。實驗結果顯示,電子濃度可降至1016 cm^(-3),載子遷移率為4.66 〖cm〗^2/Vs。
第二部分,同樣是為了降低氧化鋅薄膜的電子濃度,我們使用臭氧(O3)作為precursor之ALD製程製作氧化鋅薄膜。藉由調控不同的製程參數,發現其電子濃度可有效降至1014 cm^(-3),載子遷移率為37 〖cm〗^2/Vs。 此外,以X光繞射儀檢驗,發現此氧化鋅薄膜幾乎沒有結晶,且載子遷移率高,因此可應用於薄膜電晶體的製作。
最後,我們於藍寶石基板及矽基板上成長氧化鋅薄膜,並在基板與氧化鋅層中間插入一層以ALD成長之氧化鎂緩衝層,並比較有無緩衝層的差異。實驗結果發現,有氧化鎂緩衝層之氧化鋅薄膜,PL強度顯著上升,且隨著氧化鎂緩衝層厚度增加而增加。此外,成長於矽基板上的氧化鋅,在有加上氧化鎂緩衝層時,其PL峰值隨氧化鎂緩衝層厚度上升有藍移 (blue shift) 的現象,推測其應為氧化鎂緩衝層施加給氧化鋅層的壓應力 (compressive strain) 釋放了原本基板所給予氧化鋅薄膜之張應力 (tensile stress) 所導致。氧化鎂緩衝層所帶來的發光性質之改善,可進一步應用於製作氧化鋅發光二極體。
zh_TW
dc.description.abstractThis thesis presents the optical, electronic and crystalline characterization of ZnO thin films prepared by atomic layer deposition (ALD). It can be divided into three main sections:
In the first section, we presented the ZnO thin films grown at low temperatures on sapphire substrates by ALD in order to conquer the problems resulting from the numerous oxygen vacancies in the ZnO thin films grown at higher temperature. Various schemes and experimental conditions were also applied to improve the crystal quality and carrier mobility of the ZnO thin films. The results show that lowering the deposition temperature can significantly suppress the electron concentration in the ZnO thin films. The electron concentrations on the ZnO thin films prepared at low temperatures can be suppressed to 1016 〖cm〗^(-3) with the mobility of 4.66 〖cm〗^2/Vs.
In the second part, in order to lower the electron concentration introduced by the oxygen vacancies, ozone gas was used as the precursors in the ALD process of ZnO thin films. Experimental results indicate that the electron concentration as low as 1014 〖cm〗^(-3) and the carrier mobility as high as 49 〖cm〗^2/Vs can be achieved. In addition, X-ray diffraction characterization shows amorphous phase of the ZnO thin films on corning glass. Along with the high carrier mobility, the resulting ZnO thin films exhibit good potential for the application on thin film transistors (TFTs).
In the last section, ZnO thin films were grown on (0002) sapphire and (111) Si substrates with and without an MgO buffer layer inserted in between. We found that the MgO buffer layer enhances the intensity of the near band edge (NBE) room-temperature photoluminescence (PL) from the ZnO thin films, and the PL intensity increases with the thickness of the MgO buffer layer. In addition, we observed remarkable blue-shifts of the NBE emissions of ZnO thin films with the insertion of MgO buffer layers of different thicknesses for the case on (111) Si substrate. This phenomenon could be attributed to the relaxation of the tensile stress due to the lattice mismatch between ZnO and (111) Si substrate when an MgO buffer layer is introduced. The improvement of the ZnO optical properties with the insertion of MgO buffer layer can be applied to ZnO-based photonic devices, such as ZnO-based light-emitting diodes (LED) and laser diode.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-16T17:14:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2012
en
dc.description.tableofcontents口試委員審定書 I
致謝………………… II
摘要………. III
Abstract….. V
目錄………………………………………….…….VII
圖目錄……….. X
表目錄………… XII
第一章 簡介 1
1.1 研究動機 1
1.2 原子層沉積技術 2
1.3 參考文獻 7
第二章 利用原子層沉積技術於低溫成長氧化鋅薄膜之研究 13
2.1 簡介與文獻回顧 13
2.2 實驗方法 14
2.3 實驗結果與討論 17
2.3.1 成長溫度對氧化鋅薄膜電性之影響 17
2.3.2 成長溫度對氧化鋅薄膜光激發光性質之影響 20
2.3.3 成長溫度對氧化鋅薄膜結晶性質之影響 21
2.3.4 成長溫度對氧化鋅薄膜表面粗操度之影響 22
2.3.5 晶種層(seed layers)成長對低溫氧化鋅薄膜性質之影響 24
2.3.6 製程後熱處理對低溫氧化鋅薄膜電性之影響 26
2.3.7 製程後熱處理對低溫氧化鋅薄膜結晶性質之影響 28
2.3.8 製程後熱處理對低溫氧化鋅薄膜光激發光性質之影響 30
2.4 結論 31
2.5 參考文獻 33
第三章 利用原子層沉積技術以臭氧製備氧化鋅薄膜之研究 47
3.1 簡介與文獻回顧 47
3.2 實驗方法 48
3.3 實驗結果與討論 49
3.3.1 臭氧製程注入次數對氧化鋅薄膜電性之影響 49
3.3.2 臭氧製程對氧化鋅薄膜電性之影響 52
3.3.3 臭氧製程對氧化鋅薄膜結晶性質之影響 55
3.3.4 製程後熱處理對臭氧製程氧化鋅薄膜電性之影響 56
3.3.5 製程後熱處理對臭氧製程氧化鋅薄膜結晶性質之影響 58
3.4 結論 60
3.5 參考文獻 61
第四章 利用原子層沉積技術成長輔以氧化鎂緩衝層的氧化鋅薄膜之研究 69
4.1 簡介與文獻回顧 69
4.2 實驗方法 70
4.3 實驗結果與討論 71
4.3.1 氧化鎂之ALD製程窗口 71
4.3.2 氧化鎂緩衝層厚度對氧化鋅薄膜室溫光激發光性質之影響 74
4.3.3 氧化鎂緩衝層厚度對氧化鋅薄膜結晶性質之影響 77
4.3.4 氧化鎂緩衝層厚度對氧化鋅薄膜電性之影響 79
4.4 結論 80
4.5 參考文獻 82
第五章 總結 87
dc.language.isozh-TW
dc.subject氧化鎂緩衝層zh_TW
dc.subject低溫zh_TW
dc.subject臭氧zh_TW
dc.subject載子濃度zh_TW
dc.subject原子層沉積技術zh_TW
dc.subject氧化鋅zh_TW
dc.subjectcarrier concentrationen
dc.subjectMgO buffer layeren
dc.subjectatomic layer deposition (ALD)en
dc.subjectlow temperatureen
dc.subjectozoneen
dc.subjectZnOen
dc.title利用原子層沉積技術成長氧化鋅薄膜與氧化鎂緩衝層之研究zh_TW
dc.titleStudy of ZnO Thin Films and MgO buffer layers Grown by Atomic Layer Depositionen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear100-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee陳良益(Liang-Yih Chen),鄭永楨(Yung-Chen Cheng),陳景翔(Ching-Hsiang Chen)
dc.subject.keyword氧化鋅,氧化鎂緩衝層,原子層沉積技術,低溫,臭氧,載子濃度,zh_TW
dc.subject.keywordZnO,MgO buffer layer,atomic layer deposition (ALD),low temperature,ozone,carrier concentration,en
dc.relation.page88
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2012-08-20
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept材料科學與工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:材料科學與工程學系

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