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姓名	謝奇勳(Chi-Hsun Hsieh)  查詢紙本館藏	畢業系所	電機工程學系
論文名稱	成長於圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體特性分析 (InGaN Ultraviolet Light-Emitting Diodes Grown on Patterned Sapphire Substrates)
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摘要(中)	本文成功地成長近紫外光發光二極體結構於圖案化藍寶石基板上，並且由基板蝕刻方向、蝕刻深度與晶體之缺陷密度的角度，深入地分析此具有圖案化藍寶石基板的發光二極體 ( Light Emitting Diode Grown on Patterned Sapphire Substrate, PSS-LED ) 與傳統平面基板之發光二極體之差異。 在基板製備方面，我們有系統地描述了於不同酸性蝕刻溶液配比與蝕刻溫度條件下，蝕刻溶液對藍寶石基板的蝕刻測試，並且提出了一個最佳的蝕刻條件；接著分別沿著藍寶石<1-100>與<11-20>方向，蝕刻製備出具對稱與非對稱輪廓之一維條紋圖案化藍寶石基板，並明確地說明相關的蝕刻輪廓與其形成原因。 在具有圖案化基板之發光二極體光電特性探討方面，<11-20> PSS-LED於基板蝕刻深度分別為0.2、0.5與0.9 μm之元件，與傳統平面基板的發光二極體相較之下，光強度依序有著21%、44%與87%之提升；相對地，在具有相同條紋蝕刻深度之<1-100> PSS-LED，於光強度上也有37%、72%與163%的提昇。並且我們也利用遠場光型的量測 ( Far-Field Pattern ) 證明了 <11-20> PSS-LED與<1-100> PSS-LED之發光散角 ( Radiation Pattern ) 會隨著蝕刻圖案深度的增加而縮小，當蝕刻深度由0到0.9 μm時，其發光散角由148o縮小至120o。於元件電特性分析上，在成長氮化鎵緩衝層時，利用類似FIELO成長技術使得緩衝層的差排密度有將近3倍以上之改善，這使得元件具有較少的漏電路徑，也將元件之逆向偏壓特性延伸至-23.85V@-10uA以上。 利用濕式蝕刻技術以製備圖案化藍寶石基板，不但符合可大量生產的條件外，也減少了製程所需之成本與時間；同時成長氮化鎵材料於此圖案化藍寶石基板上，不僅可具有較優越的晶體品質，同時也有效地提升了發光二極體之光萃取率，使得發光二極體有更好的光電特性表現。
摘要(英)	Near ultraviolet GaN/InGaN multi-quantum-well light-emitting diodes (LEDs) have been grown on stripe-patterned sapphire substrates (PSSs) and investigated. The correlation between the stripe orientation, etching depth, dislocation density, and the electrical and optical properties of the 400 nm LEDs are examined and compared with the LEDs grown on planar sapphire substrates. Etching conditions have been systemically studied by varying the composition of etching solutions and etching temperatures. Symmetric and asymmetric etching profiles are observed as the stripe patterns are defined along the <1-100>sapphire and <11-20>sapphire direction, respectively. Based on the etch pits density experiments, dislocation density of GaN can be reduced by over 3 times as the patterned sapphire substrates are used. The output power of <11-20> PSS-LEDs is enhanced by 21%, 44% and 87% as the etching depth is 0.2, 0.5 and 0.9 μm, respectively. On the other hand, the output power of <1-100> PSS-LEDs is enhanced by 37%, 72% and 163% as the etching depth is 0.2, 0.5 and 0.9 μm, respectively. The radiation angle of LEDs is also found to decrease from 148o to 120o with increasing groove depth from 0 to 0.9 μm while similar radiation angle is observed for the LEDs grown on PSS with stripes along different directions.
關鍵字(中)	★ 發光二極體 ★ 氮化鎵 ★ 圖案化基板	關鍵字(英)	★ GaN ★ light-emitting diode ★ patterned sapphire substrate
論文目次	第一章 導論 1 1-1 前言 1 1-2 發光二極體之現況 2 1-3 研究動機與目的 4 第二章 濕式蝕刻圖案化藍寶石基板之製備與蝕刻輪廓分析 8 2-1 前言 8 2-2 藍寶石基板簡介 9 2-3 製備濕式蝕刻藍寶石基板之蝕刻條件 11 2-3-1 溶液配比對藍寶石基板之蝕刻輪廓的影響 12 2-3-2 溫度對蝕刻速率的影響 17 2-4 濕式蝕刻圖案化藍寶石基板之蝕刻輪廓分析 19 第三章 成長於圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體結構設計與製程流程 25 3-1 具有圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體結構設計 25 3-2 具有圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體製程流程 26 第四章 成長於圖案化藍寶石基板之氮化鎵發光二極體特性分析 32 4-1 前言 32 4-2 成長氮化鎵緩衝層於圖案化藍寶石基板之差排分析 33 4-3 成長於不同深度與條紋方向圖案化基板的發光二極體之光電特性 42 4-3-1 不同深度之條紋圖案化藍寶石基板的優缺點 42 4-3-2 成長於不同深度與方向之條紋圖案化基板的發光二極體之光特性 44 4-3-3 成長於不同深度與方向之條紋圖案化基板的發光二極體之電特性 48 第五章 結論與未來改進方向 59 參考文獻 62
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指導教授	綦振瀛(Jen-Inn Chyi)	審核日期	2007-7-17
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