TWI415787B - 具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造 - Google Patents

Description

具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造

本發明係關於一種具類似六角星形〔hexagram－like shape或six－pointed－star－like shape〕之三族－氮〔III－N〕半導體奈米柱構造；特別是關於三族－氮半導體奈米柱構造可形成具有各種類似六角星形斷面。

目前三族－氮半導體奈米柱〔線〕及其複合材料可應用於各種電子元件，例如：三族－氮半導體奈米發光二極體〔LED，light－emitting diode〕或分佈布拉格反射鏡〔DBR，distributed Bragg reflector〕。一般而言，分子束磊晶〔molecular beam epitaxy：MBE〕技術可用於在一基板上形成三族－氮半導體奈米柱〔線〕。關於分子束磊晶技術，其亦揭示於許多各國專利之技術內容。舉例而言，美國專利第6387781號之〝Method of Forming Three－Dimensional Semiconductors Structures〞，其揭示三維半導體結構之形成方法。該美國專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

例如：關於三族－氮半導體奈米發光二極體，其亦揭示於許多國內專利之技術內容。舉例而言，中華民國專利公開公報之第200731563號、中華民國專利公開公報之第200420492號、中華民國專利公報之公告第595015號及中華民國專利公報之公告第I300995號揭示相關三族－氮半導體奈米發光二極體之技術。另外，發明人前申請中華民國專利申請第092108606號之「三族－氮奈米結構及其製造方法」發明專利案係屬有關三族－氮半導體奈米技術，其揭示之奈米柱結構具有六角形 斷面，於此併入參考。前述中華民國專利僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

然而，第092108606號之奈米柱結構形成具有六角形斷面並非唯一的斷面形狀，即奈米柱結構可形成其他形狀的斷面。事實上，在形成三族－氮半導體奈米構造時，可藉由適當技術手段方式可形成其他斷面形狀的新奈米柱結構，以便在產業上提供另一種奈米柱結構選擇及其相關應用技術。

有鑑於此，本發明為了滿足上述需求，其提供一種具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造，其可形成具有各種類似六角星形斷面，且該六角星形斷面具有逐漸變化之面積尺寸大小，以達成提供全新奈米柱形狀結構之目的。

本發明之主要目的係提供一種具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造，其可形成具有各種類似六角星形斷面，以達成提供全新奈米柱形狀結構之目的。

為了達成上述目的，本發明之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造包含： 一奈米柱本體，其係由三族－氮組成，該奈米柱本體之一端具有一底部，該底部形成在一基板上，該奈米柱本體之另一端具有一頂部；該奈米柱本體之高度介於200奈米至2微米之間；該奈米柱本體具有一斷面，該斷面具有類似六角星形；其中該奈米柱本體之斷面寬度係小於約1微米。

本發明較佳實施例之該奈米柱本體之斷面係屬不對稱六角星 形。

本發明較佳實施例之該奈米柱本體之斷面係屬一面積逐漸變化斷面。

本發明較佳實施例之該奈米柱本體之斷面係由自該奈米柱本體之底部往該奈米柱本體之頂部逐漸變小。

本發明較佳實施例之該奈米柱本體之斷面係由自該奈米柱本體之底部往該奈米柱本體之頂部逐漸變大。

本發明較佳實施例之該奈米柱本體之頂部係屬一近似圓弧狀頂部。

本發明較佳實施例之該三族－氮係選自氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氮化鎵銦、氮化鋁鎵、氮化鋁銦、及氮化鋁鎵銦所組成之群組。

為了充分瞭解本發明，於下文將例舉較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造可應用於光電相關技術領域，例如：三族－氮半導體奈米發光二極體〔LED〕或分佈布拉格反射鏡〔DBR〕，其並非用以限定本發明之三族－氮半導體奈米構造之應用範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之結構形狀示意圖；其中該單一奈米柱僅用以表示奈米柱本體之基本結構形狀，其並非用以限制本發明。請參照第1圖所示，在一基板10〔虛線〕上形成一奈米柱本體11。該奈米柱本體11係由三族－氮組成，該奈米柱本體之一端具有一底部，該底部形成在該基板10上，該奈米柱本體11之另一端具有一頂部。本 發明較佳實施例之該三族－氮係選自氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氮化鎵銦、氮化鋁鎵、氮化鋁銦、及氮化鋁鎵銦所組成之群組。

關於本發明較佳實施例之三族－氮半導體奈米柱構造之製造方法，其可參照發明人前申請中華民國專利申請第092108606號之「三族－氮奈米結構及其製造方法」發明專利案之技術方法，於此併入參考，但其並非用以限制本發明。

本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造可應用於製造三族－氮半導體奈米發光二極體；例如：本發明較佳實施例之具類似六角星形可應用於發明人另一前申請中華民國專利申請第097116441號之「三族－氮半導體奈米構造及其發光二極體」發明專利案，於此併入參考，但其並非用以限制本發明。

請再參照第1圖所示，該奈米柱本體11之底部至頂部為該奈米柱本體11之高度，可形成半導體奈米柱光電元件。本發明較佳實施例之該奈米柱本體11之高度介於200奈米〔nm〕至2微米〔μm〕之間，並依產品需求選擇調整控制該奈米柱本體11之高度介於200奈米至2微米之間的最佳高度。

請再參照第1圖所示，該奈米柱本體11具有一斷面，該斷面具有類似六角星形。此時，該奈米柱本體11具有六個星角部12，該六個星角部12位於該奈米柱本體11之周圍，並形成類似六角星形之斷面形狀。本發明較佳實施例之該奈米柱本體11之斷面寬度係小於約1微米，即該奈米柱本體之斷面最大寬度係小於約1微米。

附照1揭示本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之上視電子顯微影像，其係利用場發射掃瞄式電子顯微鏡放大40000倍顯微影像。請參照第1圖及附照1所 示，該奈米柱本體11之斷面具有類似六角星形，且該六角星形係屬非完全對稱六角星形，即不對稱六角星形。請參照附照1所示，相對於第1圖之該奈米柱本體11之六個星角部12，附照1之奈米柱本體之斷面可明確顯示六個星角部之尖銳端。

附照2揭示本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之另一上視電子顯微影像，其係利用場發射掃瞄式電子顯微鏡放大43000倍顯微影像。請參照第1圖及附照2所示，該奈米柱本體11之斷面具有類似六角星形。相對於第1圖之該奈米柱本體11之六個星角部12，附照2之奈米柱本體之斷面僅顯示六個星角部之圓滑端。

請參照附照1及2所示，該奈米柱本體之斷面顯示其可形成具有各種類似六角星形斷面，如此本發明達成提供全新奈米柱形狀結構之目的。

附照3揭示本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之側視電子顯微影像，其係利用場發射掃瞄式電子顯微鏡放大100000倍顯微影像。請參照第1圖及附照3所示，該奈米柱本體11之斷面之頂部寬度標示約95.6奈米，其中間段寬度標示約255.0奈米。該奈米柱本體11之底部傾角為110.0度〔左側〕及109.9度〔右側〕。

本發明較佳實施例之該奈米柱本體之斷面係屬一面積逐漸變化斷面。請再參照第1圖及附照3所示，本發明較佳實施例之該奈米柱本體11之斷面係由自該奈米柱本體11之底部往該奈米柱本體11之頂部逐漸變小，且該奈米柱本體11之斷面之底部寬度必然大於其中間段寬度及頂部寬度。

附照4揭示本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之立體側視電子顯微影像，其係利用場發射掃瞄式電子顯微鏡放大20000倍顯微影像。請參照第1圖及附照4所示，該奈米柱本體11之頂部係屬一近似圓弧狀頂部，其形成在六角星形斷面上，其直徑小於該奈米柱本體11之斷面寬度。

附照5揭示本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之奈米柱群之側視電子顯微影像，其係利用場發射掃瞄式電子顯微鏡放大40000倍顯微影像。請參照第1圖及附照5所示，本發明較佳實施例之該奈米柱本體11之斷面係由自該奈米柱本體11之底部往該奈米柱本體11之頂部逐漸變大。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。

10‧‧‧基板

11‧‧‧奈米柱本體

12‧‧‧星角部

第1圖：本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之結構形狀示意圖。

附照1：本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之上視電子顯微影像。

附照2：本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之另一上視電子顯微影像。

附照3：本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之側視電子顯微影像。

附照4：本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之單一個奈米柱之立體側視電子顯微影像。

附照5：本發明較佳實施例之具類似六角星形之三族－氮半導體奈米柱構造之奈米柱群之側視電子顯微影像。

Claims (14)

1. 一種具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其包含：一奈米柱本體，其係由三族-氮組成，該奈米柱本體之一端具有一底部，該底部形成在一基板上，該奈米柱本體之另一端具有一頂部；該奈米柱本體之高度介於200奈米至2微米之間；及該奈米柱本體具有一斷面，該斷面具有類似六角星形，該奈米柱本體具有12個側牆面，由該12個側牆面構成該具類似六角星形斷面之奈米柱本體；其中該奈米柱本體之斷面寬度係小於約1微米。
2. 依申請專利範圍第1項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係屬不對稱六角星形。
3. 依申請專利範圍第1項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係屬一面積逐漸變化斷面。
4. 依申請專利範圍第1項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係由自該奈米柱本體之底部往該奈米柱本體之頂部逐漸變小。
5. 依申請專利範圍第1項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係由自該奈米柱本體之底部往該奈米柱本體之頂部逐漸變大。
6. 依申請專利範圍第1項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之頂部係屬一近似圓弧狀頂部。
7. 依申請專利範圍第1項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該三族-氮係選自氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氮化鎵 銦、氮化鋁鎵、氮化鋁銦、及氮化鋁鎵銦所組成之群組。
8. 一種具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其包含：一奈米柱本體，其係由三族-氮組成；一底部；一頂部；及一斷面，其形成於該奈米柱本體，該斷面具有類似六角星形，該奈米柱本體具有12個側牆面，由該12個側牆面構成該具類似六角星形斷面之奈米柱本體。
9. 依申請專利範圍第8項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係屬不對稱六角星形。
10. 依申請專利範圍第8項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係屬一面積逐漸變化斷面。
11. 依申請專利範圍第8項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係由自該奈米柱本體之底部往該奈米柱本體之頂部逐漸變小。
12. 依申請專利範圍第8項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之斷面係由自該奈米柱本體之底部往該奈米柱本體之頂部逐漸變大。
13. 依申請專利範圍第8項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該奈米柱本體之頂部係屬一近似圓弧狀頂部。
14. 依申請專利範圍第8項所述之具類似六角星形之三族-氮半導體奈米柱構造，其中該三族-氮係選自氮化鎵、氮化銦、氮化鋁、氮化鎵銦、氮化鋁鎵、氮化鋁銦、及氮化鋁鎵銦所組成之群組。