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氮化鎵薄膜於氮化鋁/石墨烯/藍寶石基板之成長與特性研究

為了解決apple watch s8 41 45的問題，作者梁鐘奕 這樣論述：

本篇論文呈現了氮化鋁緩衝層結構之於石墨烯/藍寶石基板上製備高品質氮化鎵薄膜的重要性。本文使用低壓化學氣相沉積法（LPCVD）在在藍寶石基板上成長石墨烯。首先會在兩吋藍寶石基板上蒸鍍一層銅膜以便於獲取完全覆蓋基板的石墨烯層。在通過調整銅膜厚度，反應氣體比例和成長時間對製程條件進行優化後，具備高材料品質（i. e. D/G ratio = 0.15）的石墨烯層可以在兩英吋藍寶石基板上獲得。在製備完石墨烯之後，一系列不同成長溫度的20 nm厚氮化鋁緩衝層會用射頻濺鍍系統（RF-sputtering）製備。比較室溫下成長的和550 ℃成長的氮化鋁緩衝層，平均表面粗糙度從0.12 nm降低到0.05

nm。另外，通過使用X射線光電子能譜(XPS)分析550 ℃成長的氮化鋁緩衝層，N 1s 軌域的細部掃描可以觀測到400 eV和405 eV這兩個分別屬於Al-N 和O-N 鍵結的譜峰。最後用金屬有機化學氣象沉積系統(MOCVD)在氮化鋁緩衝層/石墨烯/藍寶石基板上成長3 μm的氮化鎵薄膜。從X射線繞射分析（XRD）的量測結果可以算出（002）面和（102）面搖擺曲線的半高寬（FWHM of XRC）進而可以推測出螺型位錯和刃型位元錯的密度分別為3.9 108和2.3 109 cm-2。通過拉曼(Raman)光譜中E2（high）譜峰的位置570.3 cm-1可以推測出氮化鎵薄膜存在壓應力

。值得注意的是拉曼光譜中657 cm-1位置存在一個極小的譜峰。另外，在熒光（PL）光譜中2.2 eV位置同時也存在一個譜峰。通過用二次離子質譜儀（SIMS）對樣品進行碳元素的縱深分析證明瞭石墨烯在氮化鎵成長時（1100 ℃）會有擴散的現象發生。在氮化鎵薄膜中，碳含量從氮化鎵成長從室溫製備氮化鋁緩衝層/石墨烯/藍寶石基板的3 1019 atoms/cm-3 下降到成長在550 ℃製備的氮化鋁緩衝層/石墨烯/藍寶石基板的2 1018 atoms/cm-3 。本文中還對氮化鎵樣品進行了電性量測，鈦/鋁的歐姆接點和鎳/金的肖特基接點用熱蒸鍍機鍍在氮化鎵薄膜上。本文所有的樣品都出現了反向飽和電

流過大的問題（>104 A/cm2）導致了很差的肖特基特性出現。然而，在加入550 ℃製備的氮化鋁緩衝層後，反向飽和電流和直接在石墨烯/藍寶石基板上成長的氮化鎵薄膜相比，下降了兩個數量級。實驗結果說明氮化鋁緩衝層可以有效阻絕碳原子擴散，對本文中製備的氮化鎵薄膜品質起到至關重要的作用。