本研究使用柴氏提拉法成長出 方向的γ相LiAlO2單晶，並由X光繞射圖譜鑑定出γ相LiAlO2結構。經由真空封管退火處理，其各退火條件的X光繞射圖譜中，發現並無其他相的繞射峰存在。且在熱差分析儀100&ordm;C到1000&ordm;C的量測下，也沒有發現任何吸熱或放熱的反應峰。熱膨脹係數量測結果，分別為 = 6.5 × 10-6 &ordm;C-1、 = 14.89 × 10-6 &ordm;C-1。而LiAlO2晶體 面的Rocking curve，得到半高寬為162.72 arcsec。LiAlO2 面在偏光顯微鏡觀察下，得到的光學性質為單軸晶負光性(ε < ω)，亦即c軸方向的折射率比a軸方向的折射率小。
藉由化學腐蝕技術，分別以光學顯微鏡和掃描式電子顯微鏡觀察其表面形態。表面腐蝕形貌以多重區域展現，是腐蝕坑由二種不同尺寸大小組合而成。在(100)、(010)以及(001)面上皆有大且淺的腐蝕坑，小且深的腐蝕坑在(100)面的形狀為菱形的深坑，以(011)及 面為邊面，而在(001)面為正方形的金字塔形坑，其邊為[110]及 方向。然而在(010)面並沒有出現深腐蝕坑。至於(100)和(001)面的差排密度，分別為5.93(±1.1) × 105 cm-2以及4.26(±1.5) × 105 cm-2。而(100)面上肉眼可見的多重區域，其界面是由一整排的差排排列分隔而成，兩邊的淺腐蝕坑皆沿[010]或[001]方向鏡面對稱，因此呈現出腐蝕形貌對稱的結果，這應是由於c軸反轉所造成，但深腐蝕坑的方向卻不變。差排牆形成的區域邊界並無一定方向，其差排密度約為6.88 × 105到3.24 × 106 cm-1。除了區域邊界上的差排牆外，在同一區域內亦有差排牆存在，且兩邊呈現出相同的腐蝕形貌，其淺腐蝕坑方向不變，故不為c軸反轉所造成，而為單純的次晶粒邊界。穿透式電子顯微鏡的(001)面觀察，展現出類似晶格面的干涉條紋，其條紋方向平行於(110)及 面，且條紋間的間距約為10 nm。

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目錄
摘要 Ⅰ
目錄 Ⅱ
表目錄 Ⅴ
圖目錄 Ⅵ
1. 前言 1
1.1 GaN發光二極體的發展 2
1.2成長GaN的基材介紹 2
1.2.1 GaN成長於LiAlO2基材上的技術 5
1.2.2 LiAlO2緩衝層(buffer layer) 7
1.3 LiAlO2的結晶結構與形成條件 8
1.3.1 LiAlO2-α相的結晶結構 8
1.3.2 LiAlO2-β相的結晶結構 9
1.3.3 LiAlO2-γ相的結晶結構 9
1.3.4 LiAlO2-δ相的結晶結構 10
1.3.5 壓力和溫度的影響 10
1.4 LiAlO2的結構缺陷探討 11
1.4.1 製程缺陷 11
1.4.2 差排缺陷(dislocation) 12
1.4.3 空孔缺陷 13
1.4.4 雜質(inclusion) 14
1.4.5 次晶粒邊界 14
1.5 LiAlO2的性質探討 15
1.5.1 極性反轉(polar inversion) 15
1.5.2 LiAlO2的化學腐蝕性質 16
1.5.3 LiAlO2的熱穩定性 17
1.6 研究緣起及目的 19
2. 實驗方法 20
2.1 晶體備製及熱處理過程 20
2.1.1 LiAlO2晶體成長 20
2.1.2 研磨及拋光 20
2.1.3 腐蝕過程 20
2.1.4 真空封管退火 21
2.2 金相觀察 21
2.3 偏光顯微鏡觀察 21
2.4 X-ray繞射 22
2.4.1 LiAlO2相鑑定 22
2.4.2 Rocking curve量測 23
2.4.3 熱膨脹係數量測 23
2.5 熱差分析儀量測 24
2.6 電子顯微鏡觀察 24
2.6.1 掃描式電子顯微鏡觀察 24
2.6.2 穿透式電子顯微鏡觀察 24
3. LiAlO2晶體特性之研究結果 25
3.1 單晶LiAlO2晶體 25
3.2 X光繞射結果 25
3.3 退火處理歷程實驗結果 25
3.4 熱差分析儀結果 26
3.5 熱膨脹係數量測結果 26
3.6 偏光顯微鏡觀察結果 26
3.7 微結構觀察 27
3.7.1 LiAlO2晶體(100)面腐蝕的微結構觀察 27
3.7.2 LiAlO2晶體(010)面腐蝕的微結構觀察 31
3.7.3 LiAlO2晶體(001)面腐蝕的微結構觀察 31
3.8 TEM繞射結果 32
4. 討論 34
4.1 LiAlO2晶體製程缺陷 34
4.2 LiAlO2微結構缺陷 35
4.3 退火對晶體之影響 40
4.4 LiAlO2熱性質 40
4.5 LiAlO2光學性質 41
4.6 TEM繞射分析LiAlO2晶體結構 42
5. 結論 43
參考文獻 45
附錄 γ相LiAlO2 JCPDS檔案 102

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