Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ผลของการเพิ่มปริมาณไนโตรเจนและอินเดียมต่อการสร้างพันธะในฟิล์ม (In,Ga)(As,N) ที่ปลูกผลึกโดยวิธีเอ็มโอวีพีอี

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

Effects of increasing N and in-contents on the bond formation in (In,Ga)(As,N) films grown by MOVPE

Year (A.D.)

2010

Document Type

Thesis

First Advisor

สกุลธรรม เสนาะพิมพ์

Second Advisor

สธน วิจารณ์วรรณลักษณ์

Faculty/College

Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)

Degree Name

วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

ฟิสิกส์

DOI

10.58837/CHULA.THE.2010.1065

Abstract

ในงานวิจัยนี้ เราได้วิเคราะห์อิทธิพลของการเติม N และ In ต่อการก่อเกิดพันธะใน ฟิล์มบาง (In,Ga)(As,N) ด้วยเทคนิคการกระเจิงแบบรามาน ชิ้นงานที่ใช้ศึกษาประกอบด้วย ฟิล์ม GaAsN และ InGaAsN ที่มีปริมาณ In และ N ต่างกัน ถูกปลูกบนวัสดุฐานรอง GaAs ผิวระนาบ (001) ด้วยวิธีเมทอลออแกนิกเวเปอร์เฟสเอพิแทกซี การตรวจสอบความเครียดเฉลี่ย ในชั้นฟิล์มด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์กำลังแยกสูง ชี้ให้เห็นว่าฟิล์ม GaAsN ที่ปลูกมี ความเครียดแบบดึงภายใต้อิทธิพลของวัสดุฐานรอง และเมื่อเติม In เข้าไป ส่งผลให้ได้ฟิล์ม InGaAsN มีค่าความเครียดแบบดึงลดลง และในที่สุดฟิล์ม InGaAsN จะอยู่ภายใต้ความเครียด แบบอัด ผลการตรวจสอบความเครียดแบบเฉพาะที่ในชั้นฟิล์มด้วยเทคนิคกระเจิงแบบรามาน ของ GaAsN พบว่าเมื่อปริมาณ N เพิ่มขึ้น ความเข้มสัญญาณรามานสำหรับรูปแบบการสั่นแบบ เฉพาะที่ของพันธะ Ga-N จะมีค่าเพิ่มขึ้น และพบตำแหน่งรามานชิฟท์ที่พลังงานสูงขึ้น โดยจะ ตรวจพบรามานชิฟท์ที่ตำแหน่ง 468 cm [superscript-1] สำหรับปริมาณ N ร้อยละ 0.94 และที่ตำแหน่งรามาน ชิฟท์ 473 cm-1 สำหรับปริมาณ N ร้อยละ 4.94 ข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าบริเวณรอบๆ อะตอม N มีความเครียดแบบเฉพาะที่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่าเมื่อปริมาณ N ในชั้นฟิล์มเพิ่มขึ้น อัตราส่วนระหว่างความเข้มสัญญาณรามาน TO [subscript GaAs] และ LO [subscript GaAs] ที่แสดงถึงการบิดเบี้ยวของ โครงสร้างผลึกจะมีค่าเพิ่มขึ้น สำหรับกรณี InGaAsN พบว่าเมื่อเพิ่มปริมาณ In เข้าไปใน GaAsN รามานชิฟท์ที่ตำแหน่ง 473 cm [superscript -1] ([TMIn]/III = 0) ได้ถูกเลื่อนไปยังตำแหน่ง 445 cm [superscript -1] ([TMIn]/III = 0.375) และอัตราส่วนระหว่างความเข้มสัญญาณรามาน TO [subscript GaAs] และ LO [subscript GaAs] มีค่า ลดลง จึงคาดว่าความเครียดบริเวณรอบอะตอม N และการบิดเบี้ยวของโครงสร้างผลึกสามารถ ถูกทำให้ลดลงได้ด้วยการปรับปริมาณ In และ N

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

In this project, we analyzed the effects of incorporating N and In on bond formation in (In,Ga)(As,N) films using Raman scattering. The samples used in this study are GaAsN and InGaAsN films with different In and N contents. They were grown on GaAs (001) substrate by metal-organic vapor phase epitaxy. Strain, investigated by high resolution x-ray diffraction, in GaAsN films was examined to be tensile strain that increased with N incorporation. On the other hand, the tensile strain in InGaAsN is decreased and changed to compressive strain with an addition of In. Investigational results of local strain in GaAsN films demonstrate that Raman scattering intensity and Raman shift of localized vibrational mode (LVM) of Ga-N bond increased with N incorporation. When N is increased from 0.94 to 4.94%, the LVM mode is shifted from 468 to 473 cm [superscript -1], respectively. This indicates strain at around the N sites, namely “local strain", which is occurred due to small atomic radii of N atom substituting in a larger As atom site. Besides, the intensity ratio of TO [subscript GaAs]/LO [subscript GaAs], which indicates the lattice distortion, increased as increasing N content. In the case of InGaAsN, addition of In into GaAsN leads to a relaxation of local strain around the N sites. This is evidenced from the Raman shift with incorporation of In from 473 cm [superscript -1] ([TMIn]/III = 0) to 445 cm [superscript -1] ([TMIn]/III = 0.375). In addition, the intensity ratio of TO [subscript GaAs]/LO [subscript GaAs] was reduced with incorporation of In. This implies that the local strain around the N sites and lattice distortion in the InGaAsN films can be reduced by adjusting the compositions of In and N.

Link to Full Text

Share

COinS