博碩士論文 88226003 詳細資訊




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姓名 羅丞曜( Chen-Yao Luo)  查詢紙本館藏   畢業系所 光電科學與工程學系
論文名稱 銦鋅氧化膜基本特性及其與氮化鎵接觸應用之研究
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摘要(中) 本論文針對近年來在學術界所提出的一種新的透明導電氧化物—銦
鋅氧化物(Indium-Zinc-Oxide,IZO)— 進行材料特性及實際應用的
研究。在文章中的第一部份進行了此材料的特性研究,從薄膜製備、
後續熱處理及量測分析做了一系列的探討,並且經由氧缺位( oxygen
vacancy)對薄膜經各種處理前後的變化進行合理的解釋。在文章中
的第二部分我們嘗試的製作了不同用途的光電元件,並將IZO 薄膜應
用於其上與半導體材料— 氮化鎵(GaN)— 形成p-n 接面的結構。
首先以射頻(Radio Frequency,RF)濺鍍(sputtering)系統將IZO
材料濺鍍於石英玻璃(Corning 7059 glass)上,形成IZO 透明導電
薄膜,再經由適當的熱處理流程使該薄膜之特性達到所求。並且針對
不同的鍍膜條件及熱處理狀況,以四點探針(Four Point Probe)系統
量測其電學特性、以光譜系統量測其穿透特性、以原子力顯微鏡
(Atomic Force Microscope,AFM)系統觀察其表面微觀結構特性、以
X 光單晶繞射(X-Ray Diffractometer,XRD)系統觀察其結晶特性、
以霍爾量測(Hall measurement)系統判斷其半導體基本參數,最後,
藉由薄膜材料中的氧缺位導電機制來合理並成功的解釋上述所有量
測及觀察到的現象。在這一部分的研究中,我們得到的最佳製程參數
為:以500 瓦射頻功率鍍膜,通入純氬氣流量40sccm,系統總壓力
為10mTorr,可以得到電阻率為4×10-4W-cm 的透明導電氧化物IZO 薄
膜。另外,藉由最佳條件:氫氣300℃三分鐘的熱處理,可使薄膜的
電阻率再下降約35.5﹪,而達到2.58×10-4W-cm 的等級;同時,我們
也能兼顧薄膜的穿透率在可見光波段維持平均而言80﹪以上的水準。
經由霍爾量測系統的結果顯示IZO 為一種n 型高濃度半導體材料,故
我們製作了IZO/n-GaN 結構以形成歐姆接觸(Ohmic contact);製作
IZO/p-GaN 結構以形成蕭特基接觸(Schottky contact),並且製作了
p-n 接面二極體(diode)及p-n 接面光檢測器(photodetector,PD)
來嘗試透明導電材料的應用。我們得到IZO/n-GaN 歐姆接觸之特徵接
觸電阻率(specific contact resistivity)為1.12×10-2W-cm2;
IZO/p-GaN 之p-n 接面二極體特性為位障(barrier)高度0.46eV,理
想因數(ideality factor)為1.52,起始(turn-on)電壓為5V,而
崩潰(breakdown)電壓為20V;IZO/p-GaN 之p-n 接面光檢測器特性
為暗電流(dark current)10pA,光電流(photocurrent)1nA,量
子效率(quantum efficiency)為5.93﹪,響應度(responsivity)
為0.017W/A。
論文目次 一、 緒論… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 1
二、 薄膜製程… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5
(A) 樣品清洗過程… … … … … … … … … … … … … … … … … … … 5
(B) 微影製程… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 6
(C) 剝離製程… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 7
(D) 濺鍍製程… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 8
(E) 熱處理製程… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 11
三、 量測分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 14
(A) 膜厚量測… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 14
(B) 電阻率量測… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 14
(C) 穿透率量測… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 16
(D) 表面特性量測… … … … … … … … … … … … … … … … … … … 18
(E) 成分分析… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 19
(F) 霍爾量測… … … … … … … … … … … … … … … … … … .… ...… 20
(G) 結果與討論… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 21
四、 材料應用與特性評估… … … … … … … … … … … … … … … … 22
(A) IZO 與n-GaN 之接觸特性 … … … … … … … … … … … … … … 24
II
(B) IZO 與p-GaN 之接觸特性 … … … … … … … … … … … … … … 25
(C) IZO/p-GaN 之p-n 接面二極體 … … … … … … … … … … … … 26
(D) IZO/p-GaN 之p-n 接面光檢測器 … … … … … … … … … … … 27
(E) 抗反射膜的設計與應用… … … … … … … … … … … … … … … 28
五、 結論… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 31
六、 參考文獻… … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … 33
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指導教授 李清庭(Ching-Ting Lee) 審核日期 2001-7-2
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