本論文發展自我組成金屬奈米粒子作為乾蝕刻之遮罩應用於製作量子點奈米柱。我們成功的利用Dewetting model 來解釋自組成金屬奈米球效應，其中最重要的兩個因素分別是（1）蒸鍍薄膜材料與回火時蒸氣壓間的交互作用力（γFV）、（2）蒸鍍薄膜材料與基板間的交互作用力（γFS），並以其為重要因素去作探討。
在實驗的設計上我們是先在砷化鎵基板上鍍上一層200 nm 厚的二氧化矽層，用於回火時聚集更多熱能。因為量子點樣品的製程溫度不能太高，所以我們利用金鍺合金8 nm，RTA 回火為500℃、時間為1 分鐘和回火時工作壓力為E-6 Torr的條件下製作出適合量子點製程溫度的奈米球，其粒徑和密度大小為250 ± 50 nm和4 E8 cm-2。
我們將九層耦合量子點樣品上以金鍺合金奈米球為蝕刻遮罩抵擋乾蝕刻製程，得到完整的量子點奈米柱，其平均柱徑約為250 nm 和平均柱高約為800 nm，其中每根柱子都包含1600 個量子點。經由低溫CL 的量測可得到量子點奈米柱共振訊號存在，尤其在1050 nm 處有根特別強的訊號，這與我們模擬的結果是相吻合的。

In this study, we develop self-assembled nano-metal-dots etching mask techniques to fabricate quantum dots (QDs) nano-pillars. We explain the self-assembled nano-metal-dots formation processes by using Dewetting model. Two important
experimental factors including (1) interaction force between film and vapor during annealing (γFV),（2）interaction force between film and substrate (γFS) are study to investigate the self-assembled processes.
A 200nm thick SiO2 buffer layer is first deposited on the GaAs substrate to congregate thermal energy during the RTA process. In our group, the QDs optimum grown temperature condition is 570℃, so we develop Au-Ge nano-dots process especially for GaAs based QDs samples. The 8nm thick Au-Ge is annealed at lower
500oC for 60sec under the pressure of 5 E6 Torr to format the nano-dots on QDs samples. The Au-Ge nano-dots have a size and density of 250 ± 50 nm and 4 E8 cm-2,respectively.
We use the Au-Ge nano-dots as mask and dry etching process to fabricate the 9-layer vertical coupled QDs nano-pillars. The diameter and height of the QDs
nano-pillar are 250, and 800nm, respectively. According to the QDs density, each nano-pillar contains 1600 QDs in it. The QDs nano-pillar resonance signals are observed by the low temperature cryogenic cathode-luminescence measurement. A strong nano-pillar resonance signal in 1050 nm matched to our simulation results is observed.

中文論文審定書 ………………………………..............................i
英文論文審定書……………………..………………………........ii
誌謝 ………………………………………………...………….....iii
中文摘要 …………………………………………………………iv
英文摘要 ………………………………………………………….v
第一章 緒論 ………………………………………………………1
1.1 金屬遮罩回顧 ………………………………………………..1
1.2 奈米柱的製作 …………………………………………..……2
1.3 實驗動機 ……………………………………..………………2
1.4 自組成原理 ………………………………………..…………3
1.5 文獻回顧 …………………………..…………………………4
第二章 實驗步驟 ……………………...………………………….6
2.1 製程示意流程圖 ……………………………..………………6
2.2 製程步驟 ………………………………..……………………8
第三章 自組成奈米金屬球之形成 …………………………......11
3.1 Dewetting model .…..……….....………………………….11
3.2 SiO2 膜厚 …………………………………………………..12
3.3 回火製程的真空度 ……………………......……………..…15
3.4 回火製程溫度的影響 …………………………………..…..18
3.5 鎳自組成奈米球之最佳化條件 ………………………..…..21
3.6 金自組成奈米球之最佳化條件 ……………..……………..22
3.7 金鍺合金自組成奈米球之最佳化條件 ……………......…..24
第四章 奈米柱的製作與特性分析……………………………...29
4.1 RIE 蝕刻二氧化矽層 …………………….………………...29
4.2 ICP 蝕刻基板 ……………………………….....…………...33
4.3 GaAs 奈米柱的光學特性 ....…………………………….....35
4.4 量子點奈米柱的特性分析 ………………………………....36
4.4.1 磊晶樣品之結構與特性介紹 ………......………………...36
4.4.2 以鎳奈米球為蝕刻遮罩製作量子點奈米柱 ………….…38
4.4.3 以鎳奈米球為蝕刻遮罩之量子點奈米柱量測結果 …….39
4.4.4 以金鍺合金奈米球為蝕刻遮罩製作量子點奈米柱 …….41
4.4.5 低溫陰極螢光系統簡介 ……………………………….....42
4.4.6 量子點奈米柱的低溫陰極螢光結果 ………………….....43
4.4.7 量子點奈米柱的模擬分析 …………………………….....47
第五章 結論 ……………………………………...................…...50
参考文獻 ……………………………....................……………...52
附錄 ………………………………………………………….......53

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