Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/14771
Title: | Raman scattering and photoluminescence of GaAsN thin film on GaAs |
Other Titles: | การกระเจิงแบบรามานและการเปล่งแสงของฟิล์มบาง GaAsN บน GaAs |
Authors: | Panatda Panpech |
Advisors: | Sathon Vijarnwannaluk Sakuntam Sanorpim |
Other author: | Chulalongkorn University. Faculty of Science |
Advisor's Email: | vsathon@vt.edu, vsathon@hotmail.com Sakuntam.S@chula.ac.th |
Subjects: | Thin films Scattering (Physics) Gallium arsenide |
Issue Date: | 2006 |
Publisher: | Chulalongkorn University |
Abstract: | GaAs₁₋ₓNₓ alloy films (0 ≤ x ≤ 0.055) grown on GaAs (001) substrates by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) using TBAs and DMHy as As and N precursors, respectively, were investigated by Raman spectroscopy. It was found that, with incorporating N up to x = 0.055, a single N-related localized vibrational mode (LVM) is observed at around 468-475 CM⁻¹. We investigated the N-related LVM Raman intensity (I [subscript LVM]) and frequency (N (ѡ [subscript LVM])) as a function of N concentration. Both the I [subscript LVM] and the ѡ [subscript LVM] were found to rise for theGaAs₁₋ₓNₓ films with higher N incorporation. It is also evident that the N concentration in the GaAs₁₋ₓNₓ grown films determined by Raman spectroscopy technique (X [subscript Raman]) exhibits a linear dependence on the N concentrations determined by the high resolution X-ray diffraction (HRXRD) x [subscript XRD]. Our results demonstrate that the linear dependence of the X [subscript Raman]) on the x [subscript XRD] provides a useful calibration method to determine the N concentration in dilute GaAs₁₋ₓNₓfilms <0.005). Although, the FTIR spectra of GaAs N films can not be observed due to the limit of the instrument. On the other hand, the 8.5K-PL peak energy of the GaAs N films was varied from 1.39 to 0.97 eV with increasing N content up to 5.28%. A large red shift in PL peak position demonstrates a large bowing parameter of the GaAs₁₋ₓNₓalloy layers due to the incorporation of N into the lattice. |
Other Abstract: | ฟิล์มบางแกลเลียมอาร์เซไนด์ไนไตรด์ (GaAs₁₋ₓNₓ) ที่ปลูกผลึกลงบนระนาบ (001) ของแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) ซับสเตรตด้วยวิธีเมทอลออแกนิกเวเปอร์เฟสเอพิแทกซี (Metalorganic Vapor Phase Epitaxy, MOVPE) โดยใช้เธอเชียรีบิวทิลอาร์ซีน (TBAs) และไดเมทธิลไฮดราซีน (DMHuy) เป็นสารตั้งต้นของอาร์เซนิก (As) และไนโตรเจน (N) ตามลำดับ ได้ถูกนำมาศึกษาด้วยเทคนิคการกระเจิงแบบรามาน (Raman scattering) ผลการศึกษาสำหรับชุดของฟิล์มบางที่มี N เจือสูงสุดร้อยละ 5.5 พบโหมดการสั่งของ N แบบโลคอลไลซ์ (Localized Vibrational Mode, LVM) ที่บริเวณ 468-475 CM⁻¹ จากการศึกษาถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่าความเข้มรวมของสัญญาณรามาน (I [subscript LVM])และค่าความถี่ของโหมดการสั่น LVM ของ N (ѡ [subscript LVM]) กับความเข้มข้นของ N พบว่าทั้งสองค่าจะเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของ N มีค่ามากขึ้น และยังพบว่าความเข้มข้นของ N ที่คำนวณด้วยเทคนิคการกระเจิงแบบรามาน (X [subscript Raman]) มีความสัมพันธ์แบบเชิงเส้นกับความสัมพันธ์เข้มข้นของ N ที่คำนวณด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนรังสีเอ็กซ์กำลังแยกสูง (High resolution X-ray Diffraction, HRXRD) (x [subscript XRD]) ผลจากการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าการคำนวณหาความเข้มข้นของ N ด้วยเทคนิคการกระเจิงแบบรามานมีความเหมาะสมและเชื่อถือได้ เมื่อความเข้มข้นของ N อยู่ในช่วง x [subscript XRD] ≤0.055 จากผลการทดลองทางแสง แม้ว่าสเปกตรัมที่วัดด้วยเทคนิคฟูเรียร์ทรานสฟอร์มอินฟราเรดสเปกโทรสโกปีของ GaAs₁₋ₓNₓ จะไม่สามารถสังเกตได้เนื่องจากข้อจำกัดของเครื่องมือวัด แต่ผู้วิจัยได้ทำการวิเคราะห์ตำแหน่งพลังงานของยอดแหลมการเปล่งแสง (PL peak position) ของ GaAs₁₋ₓNₓ วัดที่อุณหภูมิ 8.5 K พบว่าตำแหน่งของยอดแหลมการเปล่งแสงมีการเปลี่ยนแปลงค่าพลังงานตั้งแต่ 1.39 ถึง 0.97 อิเล็กตรอนโวลต์ เมื่อความเข้มข้นของ N มีค่าเพิ่มขึ้นจาก x [subscript XRD] =0.005 จนถึง 0.0528 ซึ่งการเลื่อนตำแหน่งของยอดแหลมการเปล่งแสงไปทางพลังงานต่ำอย่างรวดเร็วแสดงให้เห็นว่า GaAs₁₋ₓN มีค่าโบวิ่งพารามิเตอร์ (bowing parameter) ที่มีค่ามากเนื่องจากการเติม N เข้าไปในตำแหน่งแลชทิส (lattice site). |
Description: | Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2006 |
Degree Name: | Master of Science |
Degree Level: | Master's Degree |
Degree Discipline: | Physics |
URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/14771 |
URI: | http://doi.org/10.14457/CU.the.2006.1924 |
metadata.dc.identifier.DOI: | 10.14457/CU.the.2006.1924 |
Type: | Thesis |
Appears in Collections: | Sci - Theses |
Files in This Item:
File | Description | Size | Format | |
---|---|---|---|---|
panatda.pdf | 2.08 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.