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博碩士論文 etd-0722111-103157 詳細資訊
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論文名稱
Title
利用掃描穿隧顯微鏡和掃描穿隧能譜探討由分子束磊晶成長的錳摻雜在氮化鎵薄膜之電子結構
Scanning tunneling microscopy and spectroscopy of the electronic structure of Mn δ-doped GaN films grown by molecular beam epitaxy
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
51
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2011-07-04
繳交日期
Date of Submission
2011-07-22
關鍵字
Keywords
掃描穿隧顯微鏡、受體能階、掃描穿隧能譜、錳摻雜於氮化鎵薄膜
scanning tunneling microscopy, acceptor level, Mn δ-doped GaN films, scanning tunneling spectroscopy
統計
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中文摘要
本研究的樣品是利用分子束磊晶成長方式,在藍寶石基板上成長錳摻雜於氮化鎵薄膜。氮化鎵薄膜中因為有錳的摻雜,使得薄膜的電子特性產生變化。我們利用剖面掃描穿隧顯微鏡並結合掃描穿隧能譜系統在微觀的奈米尺度下進行形貌與電性量測。由區域能態密度(local density of state,LDOS)的實驗結果分析發現,在氮化鎵最高價帶能階(valence band edge)上方約1.4 eV處有能態的存在。此能態應為錳離子所形成的受體能階(acceptor level)。我們並藉由能帶結構與電性影像進一步地討論,在不同偏壓下電子穿隧的表現以及鎵原子被錳原子取代後的受體能階在電性上的表現。
Abstract
The electronic structures of Mn δ-doped epitaxial GaN films grown on sapphire substrates are studied by scanning tunneling microscopy in this work. Local structural information and the corresponding electronic properties of Mn δ-doped GaN films are probed by the combination of scanning tunneling microscopy and atomic-scale scanning tunneling spectroscopy measurements. According to the electronic local density of states analysis indicates that Mn ions develop an acceptor level in GaN, revealing a gap state located at ~ 1.4 eV above the valence band edge of GaN. Furthermore, the energy position of the charge transfer levels of substitutional MnGa within GaN energy gap is also elucidated and discussed in the work.
目次 Table of Contents
摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 稀磁性半導體 1
1.2 Mn-doped GaN薄膜物理特性 3
第二章 實驗原理 6
2.1量子穿隧效應 6
2.2 穿隧電流(Tunneling current) 8
2.3 區域能態密度(Local density of state) 9
2.4 掃描模式 10
第三章 實驗儀器與步驟 14
3.1 儀器介紹 14
3.2 超高真空系統 16
3.2.1真空幫浦 16
3.2.2烘烤腔體 17
3.2.3逸氣(outgas) 17
3.2.4真空計 18
3.3 STM掃描系統 20
3.3.1掃描器(scanner) 20
3.3.2步進器(stepper) 20
3.3.3探針 20
3.3.4樣品座 22
3.3.5避震器 22
第四章 實驗結果與討論 23
4.1概論 23
4.2樣品資訊 24
4.2.1 Mn-doped GaN薄膜成長 24
4.2.2 Mn的分佈 24
4.2.3 m軸的方向 26
4.3遠離與靠近界面的形貌討論 27
4.4能帶討論 29
4.4.1 GaN區域的能帶討論 29
4.4.2 Mn-rich GaN區域的能帶討論 31
4.5 Ga懸浮鍵造成的表面能態討論 33
4.6電流影像穿隧能譜的討論 35
第五章 結論 38
參考文獻 39
參考文獻 References
[1] 黃榮俊, 自旋電子之研究與發展, 物理雙月刊 (廿六卷四期)
[2] 胡裕民, III- V稀磁性半導體薄膜之研究與發展, 物理雙月刊 (廿六卷四期)
[3] J. V. Quagliano and L. M. Vallarino, Chemistry, Third Edition
[4] M. Zajac, R. Doradzinski, J. Gosk, J. Szczytko, M. Lefeld-Sosnowska, M. Kaminska and A. Twardowski, Appl. Phys. Lett. 78, 1276 (2001).
[5] S. S. A. Seo, M. W. Kim, Y. S. Lee, T. W. Noh, Y. D. Park, G. T. Thaler, M. E. Overberg, C. R. Abernathy, and S. J. Pearton , Appl. Phys. Lett. 82, 4749 (2003).
[6] R. Y. Korotkov, J. M. Gregie, B. W. Wessels, Physica B. 308, 30 (2001).
[7] O. Gelhausen, E. Malguth, M. R. Phillips, E. M. Goldys, M. Strassburg and A. Hoffmann, Appl. Phys. Lett. 84, 4514 (2004).
[8] R. Y. Korotkov, J. M. Gregie, B. W. Wessels, Appl. Phys. Lett. 80, 1731 (2002).
[9] Leeor Kronik, Manish Jain, and James R. Chelikowsky, Phys. Rev B 66, 041203(R) (2002).
[10] F. Besenbacher, Rep. Prog. Phys. 59, 1737(1996).
[11] 黃英碩, 張嘉升, 科技新知, 21, 36(2000).
[12] 王浩豐, 以掃描穿隧能譜術研究碳六十成長於銅(111)、銀(100)表面的能態結構, 國立東華大學材料所
[13] F. Besenbacher, Rep. Prog. Phys. 59, 1737(1996).
[14] John C. Vickerman, Surface Analysis, Wiley, New York(1997)
[15] 真空技術應用, 行政院國家科學委員會精密儀器發展中心(2001)
[16] Instruments for surface science, Omicron
[17] L. J. Whiteman, Naval Research Laboratory, Washington, DC:VCH
[18] P. Perlin, T. Suski, H. Teisseyre, M. Leszczynski, I. Grzegory, J. Jun, S. Porowski, P. Boguslawski, J. Bernholc, J. C. Chervin, A. Polian, and T. D. Moustakes, Phys. Rev. Lett. 75, 296(1995).
[19] Y. T. Lin, (Unpublished data)
[20] P. Waltereit, O. Brandt, A. Trampert, H. T. Grahn, J. Menninger, M. Ramsteiner, M. Reiche, and K. H. Ploog, Nature(London) 406, 865 2000.
[21] W. Y. Chiang, (Unpublished data)
[22] R. M. Feenstra and J. A. Stroscio, J. Vac. Sci. Technol. B, 5, 923 (1987).
[23] Ph. Ebert, L. Ivanova, and H. Eisele, Phys. Rev. B. 80, 085316 (2009).
[24] John E. Northrup and J. Neugebauer, Phys. Rev. B. 53, R10477 (1996).
[25] L. Ivanova, S. Borisova, H. Eisele, M. Dahne, A. Laubsch, and Ph. Ebert, Appl. Phys. Lett. 93, 192110-1 (2008).
[26] Y. P. Chiu, B. C. Chen, B. C. Huang, M. C. Shih, and L. W. Tu, Appl. Phys. Lett. 96, 082107 (2009).
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