本文將討論以電漿輔助分子束磊晶系統在鋁酸鋰基版上成長之氮化鎵的特性。我們發現沿[0001]成長的氮化鎵會在兩個沿[1-100]方向成長的氮化鎵平台間長出。其半徑約200∼600奈米，高度約300奈米。而進一步的研究指出，此奈米晶體有兩種生長模式：其一為自鋁酸鋰基版成長，另外一種為由[1-100]方向成長的平台經缺陷轉換而成。之後我們試著改變氮/鎵流量比，並歸納出結晶品質與表面粗糙度的關係，期望能藉由改變成長參數進而控制奈米晶體的數量及大小，以及提高沿[1-100]方向成長的氮化鎵的品質。相信在發光元件或自旋電子元件上有更好的應用。

We invistegated the characteristic of GaN grown on LiAlO2 substrate by molecular epitaxy beam. We observed the c-plane GaN crystalls assembled at the step-edge of M-plane GaN terraces, with 200 nm ~ 600 nm diameter and 300 nm height. Furthermore, we also observed that there are two kinds of formations for c-palne GaN: one is grown from the hexagonal plane of LAO, the other is transformed from the defeat of M-plane GaN. In addition, we changed the growth ratio and concluded some relation between the quality of thin film and roughness of surface. We expect to improve the quality of M-plane GaN and the size and density of c-plane GaN single-crystals by changing growth conditions.

中文摘要 1
英文摘要 2

第一章 前言 3

第二章 量測儀器原理
2.1 X光繞射儀 7
2.2 掃瞄式電子顯微鏡 10
2.3 原子力顯微鏡 13
2.4 聚焦離子束 15
2.5 穿遂式電子顯微鏡 17

第三章 量測儀器操作要點
3.1 X光繞射儀 19
3.2 掃瞄式電子顯微鏡 26
3.3 原子力顯微鏡 29
3.4 聚焦離子束 37
第四章 實驗結果分析與討論
4.1 樣品系列 40
4.2 c-plane與M-plane GaN的成長 41
4.3 c-plane的成長機制 50
4.4 N/Ga ratio的影響 52
4.5 Buffer layer 的影響 61

第五章 結論 66

Reference 68

(1)S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwasa, S.-I. Nagahama, T. Yamada, T. Matsushita, Y. Sugimto, and H. Kiyoku, Appl. Phys. Lett. 70, 1417 (1997)
(2)Ikai Lo, W.T. Wang, M.H. Gau, J.K. Tsai, S.F. Tsay, and J.C. Chiang, Appl. Phys. Lett. 88, 82108 (2006)
(3)Ming-Hong Gau, Growth and characterization of AlxGa1-xN/GaN heterostructures, 碩士論文，中山大學 (2004)
(4)Shuji Nakamura, Gerhard Fasol, The Blue Laser Diode, springer (1997)
(5) J.A. Garrido, J.L. Sanchez-Rojas, A. Jimenez, E. Munoz, F. Omnes, and P. Gibart, Appl. Phys. Lett. 75, 2407 (1999)
(6) Yue Jun Sun, Oliver Brandt, Uwe Jahn, Tian Yu Liu, Achim Trampert, Sven Cronenberg, Subhabrata Dhar, and Klaus H. Ploog, J. Appl. Phys., 92, 10, 15 (2002)
(7)P. Waltereit, O. Brandt, A. Trampert, H.T. Grahn, J. Menniger, M. Ramsteiner, M. Reiche, and K.H. Ploog, Nature (London) 406, 865 (2000)
(8)許樹恩, 吳太伯, x光繞射原理與材料結構分析, 中國材料科學學會(2004)
(9)Kuang-Yao Chen, Characterization of GaN/AlGaN heterostructures grown by molecular beam epitaxy, 碩士論文，中山大學 (2005)
(10) http://acept.asu.edu/PiN/rdg/elmicr/elmicr-sem.shtml
(11)Jian-Feng Wu, The growth and characterization of Si-doped GaN thin film and nanodots, 碩士論文，中山大學 (2003)
(12)陳彥文, FIB簡報, 中山大學奈米科技研發中心
(13)C. S. Huang, Self assembled indium nitride quantum dots growm by plasma-assisted molecular-beam epitaxy,碩士論文，中山大學（2004）
(14)中國材料科學學會-網路輔助教學課程http://pilot.mse.nthu.edu.tw/
(15)Yu-Chi Hsu, Characterization of AlGaN/GaN heterostructure grown by molecular beam epitaxy, 碩士論文，中山大學 (2007)
(16)中山大學奈米科技研發中心，設備網頁http://khvic.nsysu.edu.tw/khvic/JL/76.htm
(17) Y. J. Sun, O. Brandt, and L. H. Ploog, J. Vac. Sci. Technol. B 21, 1350 (2003)