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電子物理學系計畫名稱：在高溫超導旋渦晶格與在電漿粒子晶格。結構、相變圖、溶劑的機制研究者：儒森斯坦經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：高溫超導體；p,d波（p,dWave）；超導旋渦；融化；電漿1.在高溫超導體的Abrikosov晶格的融化這顯然已經沒有疑問了，不像在一般二類超導，在高溫超導的Abrikosov晶格會溶化而變成vortex液體在不可忽的相圖的部分，再者晶格溶解的密度也很特別：它像冰一樣的溶化，液態比固體密一點，在最近的實驗中Zeldovetal發現了有一項相當令人驚奇的現象：當溫度越接近TC的時相變中的entropyjump越大，在物理想像空間裡，我(同時A.Sudbo)認為vortexloops是一個有夠的造成這項現象的原因，很多這種vortexrings是在相變中產生的，而它們的entropy都很大，我將計算（用一般的meanfield和renormalizationgroup場論的方法和我所發展的dual超導理論）在相變中的magnetization跟entropyjumps。2.在無S波超導體的vortex晶格的結構和transport我要發展在d-s波mixing的（其描述大多數高溫超導）而在p波的（其描述”heavyfermion”跟目前所發現的Sr2RuO4超導）有效Ginzburg–Landau方程式的方法。在p波超導體的相變參數（orderparameter）是一向量。因此這種材料會有很多有趣的phases，我將仔細檢驗由超導的d,p波對超導旋渦和旋渦之間的作用之定量化。我將採用timedependentGinzburg–Landau分程式來研究超導相變的universalityclass和transport特性。3.在”Dustyplasma”晶格的相圖目前在幾個研究（dustyplasma）的實驗中，在電漿裡，發現了灰塵（dust）粒子的晶格，其中有些晶格結構和想像中的古典Wigner晶格完全不同，雖然這套系統和Wigner的晶格有些種類，有些晶格的結構還是跟一般的Wigner的晶格（closelypackedbodycenteredface和centeredcubic）完全不同，也很清楚的看到我們採用analylical（大多數場理論的，例如平均場meanfield）和numerical（moleculardynamics）兩種方法做為研發相圖和激發態（聲子）的spectrum。NSC89-2112-M009-039(89N030)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：砷沉積在低溫砷化鎵中的電性物理研究研究者：陳振芳經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：氮化合物；MOCVD；活化能；深層能階；YellowEmission；異質接面；BandOffset；暫態能譜分析；功函數；漏電流本計畫主要針對MOCVD所成長之氮化物的電性物理研究。目前此一領域在學術研究上是一新興的領域，尤其是此一材料的物埋特性研究更是如此。GaN的晶格結構與一般像GaAs化合物絕然不同，因此其物理特性，像能隙結構:有效質量觀念、局部能態結構特性、散射機制、深植與淺層能階的影響、Richardson常數等基本物理特性，甚至於量子化的物理性，都可能與一般III-V化合物大不相同;因此此一物理特性的研究，不但在學術研究上有無比的重要性，也是此一材料未來更進一步發展的重要關鍵。自從本計畫開始到目前為止，本實驗室氮化鎵的物性研究上已有初步的成果與經驗，我們製成蕭基二極體並以變溫I-V量測分析其蕭基能障、Richardson常數、電流傳輸機制等，變溫霍爾量測，瞭解在此類材料中缺陷對載子的散射機制、以及compensation的影響。金屬接面的特性、深層能態的量測與分析、yellowemission的機制，以及完整的實驗分析能力等。例如在我們的實驗中我們利用純電性量測量到了氮化錶中兩個極深的能階--1.lOeV與l.27eV的物理特性，就我們所知，這是目前利用純電性所能量到氮化鎵中最深的能階，而且其可能可以解釋目前一般作PL實驗中所觀察到的yellowemission的謎。除此之外，我們也發現到了金的蕭基接面在450K以上就開始有劣化的現象，而重至於室溫一段時間後又會有變好的情況。我們下一年度的研究方向如下:(一)材料基本物理特性探討中所發現的重要事項，利用一些純電性的量測研究一些缺陷能階與一些電流機制。我們也想要利用不同的金屬去做Schottky接面，因為不同金屬做出的Schottky接面其功函數不同、漏電流也不同，我們實驗時可做的範圍較廣，而且我們也要利用不同的金屬(Ni,Au,Pd….)來做Electricalstress對金屬接面的電性影響﹒(二)金屬接面表面處理與研究:我們製作Schottkydiode的時候，我們發現在GaN上有一層Nativeoxide而這層氧化層的厚度會直接影響到Schottkydiode的特性，它不僅會影響turnonvoltage的大小也直接影響到idealfactor(n)值與barrierhigh(能障高度)。所以我們必須加以研究使其不影響到實驗的分析。(三)AlGaN/InGaN/GaN異質接面的物理特性，其中包含異質接面中bandoffset的研究，並考慮GaN(AlN)作為isolationbarrier時diffusioncurrent是否可忽略、one-carrierSCL傳輸特性，以及作為InN(GaN)與金屬之間作蕭基接面中間層的特性，以及接面上缺陷與應力隨接面組成的變化。這項計畫主要的宗旨，是針對目前氮化合物材料的重要性，我們利用量測系統諸如變溫I-V、C-V量測、導納頻譜分析、深層缺陷暫態頻譜分析等，我們又加入光電量測的優點，進行光導與光電流的實驗，利用純電性的量測與光電量測的結果相比較，並再與另一子計劃光學特性量測的結果相互對照，以得到一致的結論。希望在完成本計劃，對於末來不論是在材料特性的掌握、材料的應用、或是在材料的成長上將會有相當的助益。也希望藉由計畫約合作能使得整個計畫群能做出高品質的氮化合物。NSC89-2112-M009-024(89N109)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：氮化銦鎵和氮砷化鎵三元化合成物薄膜製備及光電物理性質研究研究者：陳衛國經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：有機金屬氣相磊晶；氮砷化鎵；磊晶熱力在此計畫中，我們將要繼承前三年對於氮化物磊晶的經驗，連接藍光半導體材料與傳統三五族材料，研究氮砷化鎵（GaAsN）材料，此材料由於砷與氮原子的半徑差異過大，容易產生相分離（phaseseparate）的現象，這個現象在氮化鎵銦的材料中也曾出現過，我們將以有機金屬氣相磊晶法來製備氮砷化鎵材料，並對此材料進行冷激光、拉曼散射及電學量測，來研究氮砷化鎵的光學及電學特性。對於氮砷化鎵的製備，將改裝現有的有機金屬汽相磊晶的系統，在我們的系統上加裝一條TBAs的反應源管線，在反應腔中以TMGa、TBAs及NH3為反應源，在約500℃～1000℃的溫度範圍內進行磊晶，初步將嘗試以同質雜質摻雜的方式，先研究砷摻入氮化鎵以及氮摻入砷化鎵的薄膜特性，然後再嘗試以不同的磊晶條件成長出全域組成的氮砷化鎵薄膜，初步薄膜分析將採用EDAS來分析其組成。此外，為了克服磊晶熱力學上的困難，我們將進行氮砷化鎵磊晶熱力學的分析計算。如眾所周知，熱力學模型是決定薄膜組成的主控因素，我們將利用氮砷化鎵熱力學的磊晶計算來了解磊晶溫度、五三比值、載流氣體以及反應物通入的莫耳流量對氮砷化鎵薄膜製備的影響，並尋求製備高品質的氮砷化鎵薄膜。NSC89-2112-M009-012(89N099)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：氮化物藍光波段元件結構磊晶研究研究者：陳衛國經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：氮化鎵；半導體雷射；元件製程；錯位缺陷；橫向磊晶層；雙異質接面結構；單層量子井結構在第二年氮化鎵半導體雷射整合計畫的磊晶子計畫中，我們將憑藉以往之氮化鎵的豐富磊晶經驗，以及p型雜質摻雜和電性活化的技術，配合即將抵台使用的(commercial)MOCVD機台高度均勻之薄膜成長的特性，積極開發元件製程中所需之關鍵技術，諸如：橫向磊晶層(ELOG)基板製作技術，導電基板GaN/SiC異質磊晶技術及GaN同質磊晶的技術。並進行發光二極體之同質p-n接面結構、雙異質接面結構、單一量子井及多重量子井元件結構的研究，以期我們所開發藍綠光甚至紅光的光電元件，以期能夠迅速趕上世界先進藍光研究團隊之研究水準。NSC89-2218-E009-002(89N408)------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：III-V族氮化物摻雜技術研究者：陳衛國經費來源：中山科學委院會關鍵詞：氮化物；等價電子摻雜在此計畫中，初期我們將以大幅消改後之石英反應腔及MOCVD系統，針對薄膜品質作嚴密的品管監控，且利用經常運用改善GaAs,GaP品質之等價電子摻雜(isoelectronicdoping)的概念，以銦原子(In)、砷原子(As)來作為等價電子摻雜原子，企圖以此來填補GaN磊晶中常見之鎵空缺(VGa)、氮空缺(VN)，預期將大大的降低GaN薄膜中的缺陷濃度，對薄膜品質應有很大的改善。之後則將等價電子摻雜技術運用到Multi-layers結構上，我們參考以往在GaAs上之研究指出，當我們嚴格的控制摻雜層的厚度(δ-doped)，可有效的增強其發光效率，且等價電子摻雜技術也可達到降低原見中缺陷密度的結果，我們將針對不同的摻雜層厚度及其他磊晶參數作一系列樣品成長，研究其在缺陷能階上的修補程度和發光效率上的增益。modulationdoping在n-type與p-type的成長上皆可得到較高濃度的2DEG和2DHG，因此在p-n接面甚至於元件結構上皆會有很大的益處。而δ-doping可在薄膜磊晶成長上得到較淺層的高濃度摻雜，並且可有效的提高二維電子氣濃度(2DEG)，在電子元件的製作上為另一非常有利的摻雜方式。利用modulationdoping和δ-doping所產生之高濃度的二維電子氣(2DEG)、二維電洞氣(2DHG)，以及Ⅲ-Ⅴ氮化物材料本身具有可在高溫、高功率下操作的特性，針對場效電晶體元件的設計與製作上應是有極大的助益。因此，我們將嘗試在異質接面磊晶成長上利用modulationdoping來針對n-type、p-type氮化物薄膜結構進行研究，並以SiH4為δ-doping摻雜反應源來對GaN薄膜做一系列的摻雜磊晶參數變化，並進行multiple-δ-dopedGaN薄膜的相關研究，更進一步改變spacerlayer材料，由此找出最佳的摻雜參數條件以及相關物理特性研究，藉此將有助於我們在各種元件製程上的設計與使用。I89037(88.7.1-89.12.30)-------------------------------------------------------------------------------------------------------計畫名稱：寬能隙半導體材料及其結構之時域解析光譜之研究研究者：陳文雄經費來源：行政院國家科學委員會關鍵詞：三五族氮化合物；原子力顯微鏡；同步