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研究生： 徐意娟
Hsu Yi Chuan
論文名稱： 寬能帶氧化鋅、氮化鎵奈米晶體之高壓拉曼光譜研究
High-pressure Raman Study of Wide-band Gap ZnO- and GaN-nanocrystals
指導教授： 賈至達
Chia, Chih-Ta
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 物理學系
Department of Physics
論文出版年： 2003
畢業學年度： 91
語文別： 中文
論文頁數： 61
中文關鍵詞： 高壓 、拉曼 、氧化鋅 、氮化鎵 、鑽石砧
英文關鍵詞： High Pressure, Raman, ZnO, GaN, Diamond Cell
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：223  下載：12 
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    • 本論文內容共可分為兩大部分：第一部份主要研究各種形狀及大小的奈米氧化鋅樣品，在高壓作用下的聲子特性以及其結構相變發生之壓力，第二部分則是研究不同載子濃度的氮化鎵奈米線，在壓力作用下電性發生變化的現象，以應證其A1(LO)聲子不對稱的原因。

    由常溫常壓下氧化鋅各樣品的拉曼光譜圖，發現量子點樣品在1050cm-1處看到一個可能是由於表面效應而產生的聲子。在ZnO升壓的過程中，聲子頻率與壓力呈線性的關係，並發現奈米氧化鋅材料的結構相變壓力較塊材高，當粒徑愈小相變壓力愈高，且其高壓相也愈不穩定。本論文所使用之ZnO樣品發生結構相變的壓力範圍分述如下：27nm dots：在8.7～11.6GPa之間，54nm dots：是在9.2～11.2GPa之間，而205nm rods：是在9.7～10.9GPa之間。所有的樣品於壓力降到約1.5～2.1GPa時，氯化鈉結構的拉曼聲子會完全消失而回復烏采結構，也就是說氧化鋅奈米結構的結構高壓相變過程是可逆的，但在烏采結構恢復前，會先相變至一個與烏采結構相近的中間暫穩態相，此中間態相與原子沿C軸方向的排列有密切的關係。

    由常溫常壓下氮化鎵各樣品的拉曼光譜圖中，發現隨著420cm-1附近的布里淵區邊界聲子強度的增強，A1(LO)聲子強度漸強且變得不對稱，此現象與載子濃度有很大的關係，因為較高的雜質濃度會增加聲子間發生交互作用（多階拉曼散射發生）的機率，由上述可判斷本實驗之氮化鎵奈米線樣品的載子濃度為：A6＜S2＜S1。而在隨壓力變化的拉曼光譜圖中，當壓力到達某值時，A1(TO)聲子與壓力之線性關係斜率會突然發生改變，此時氮化鎵之電性由半導體轉變導體，本實驗中樣品的相變壓力分別為S1：12.5GPa，S2：23.2GPa，A6：24.2GPa，由此推斷樣品的載子濃度應為：A6＜S2＜S1，由上述實驗結果可知，LO聲子的形狀和強度確實是載子濃度的效應，而非表面聲子。

    目錄 Ⅰ 摘要 Ⅱ 第一章、緒論 1 1.1 參考資料 2 第二章、樣品的製成及結構 4 2.1 樣品製備 4 2.1.1 奈米氧化鋅的成長方法 4 2.1.2 奈米氮化鎵的成長方法 5 2.2 樣品結構特性 6 2.2.1 氧化鋅樣品的結構 6 2.2.2 氮化鎵樣品的結構 11 2.3 參考資料 12 第三章、基礎原理與實驗方法 13 3.1 烏采結構晶體之聲子特性 13 3.2 格留乃森常數（Grüneisen Parameters）16 3.2.1 由熱力學推導格留乃森常數 16 3.2.2 格留乃森常數與壓力的關係 18 3.3 結構相變的發生 19 3.4 高壓實驗方法 21 3.4.1 鑽石高壓砧 21 3.4.2 紅寶石螢光測壓計 23 3.5 參考資料 26 第四章、氧化鋅樣品的高壓拉曼光譜分析 27 4.1 常溫常壓下的拉曼光譜 27 4.2 高壓拉曼光譜 31 4.2.1 在升壓過程中的聲子特性 31 4.2.2 在降壓過程中的聲子特性 38 4.2.3 降壓後聲子隨時間的變化 44 4.2.4 E2(low)與E2(high)聲子之半高寬與壓力的關係 46 4.2.5 格留乃森常數 48 4.3 結論 51 4.4 參考資料 52 第五章、氮化鎵樣品的高壓拉曼光譜分析 54 5.1 常溫常壓下的拉曼光譜 54 5.2 高壓拉曼光譜 56 5.3 結論 61 5.4 參考資料 61

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