不同掃動速率 CV 量測 - InAs/InGaAs量子點光電容特性

在上一章節曾談到，在 2.34 ML 樣品的 DLTS 量測實驗中，我們無法擬合到正常的捕捉截面積σn與為活化能 Ea，猜測是由於樣品本身存在的缺陷，在有限的 DLTS 掃動速度下，我們無法將所有缺陷訊號完全掃出，所以才造成捕捉截面積σn與為活化能 Ea 數值的誤判；而 CV 量測時我們可以調整其掃動速率 (Sweeping rate)，讓速率可以比 DLTS 掃動速率慢，因而本章節想藉由改變 CV 量測時不同掃動速率的設定，以探討是否在樣品中確實存在 DLTS 掃動速率下所無法掃到的缺陷訊息，並將 3.3 ML 應力鬆弛樣品[26]以同樣手法條件做實驗，

再比較兩邊差異，以做為更多佐證。

5-1 2.34 ML 樣品量測

圖 5-1(a)、5-1(b)為 2.34 ML 樣品在低溫 78 K 不同掃動速率下所得到的 CV 圖與縱深圖，由圖上可以看出在低溫下所呈現的圖形是幾乎沒有電容值變化量的，

在縱深圖上也一樣呈現無變化，只在量子點空乏區位置上出現訊而縱深圖深度較淺的位置也沒出現我們先前所提到缺陷訊號，然而當我們把溫度升高到 300 K 甚至 350 K 時，如圖 5-2(a)、5-2(b)與 5-3(a)、5-3(b)，可以很明顯的發現 CV 圖上開始出現電容值變化，並且在縱深圖上空乏區較淺的區域出現一包訊號，假設我們之前的討論結果是對的，那這包訊號就是缺陷了。當在低溫下時由於缺陷中載子難以掙脫缺陷的束縛，因而即使我們的掃動速率再慢也難以等到缺陷中載子訊號出來，而當溫度一升高如同先提到的原理，由於載子熱能增加，相對的脫離缺陷的機會就大幅增加，並且我們調整了 CV 量測的掃動速率，一旦載子受熱能後跳出的速率與 CV 量測的掃動速率相同或更快時，我們就會掃到載子訊號。

隨著我們改變掃動速率可以得到不同掃動速率下的電容值變化，這意味著

2.34 ML 樣品的確存在缺陷訊號是 DLTS 所無法掃出的，並且也代表著缺陷中載子跳出的速率有其不同的時間常數。

5-2 3.3 ML 樣品量測

當我們把相同實驗手法與條件運用在另一片 3.3 ML 應力鬆弛樣品上時，我們所得到的低溫結果如圖 5-4(a)、5-4(b)所示，低溫下一樣不會掃到載子，在縱深圖上也只有量子點訊號，然而當溫度升高溫時，如圖 5-5(a)、5-5(b)與 5-6(a)、

5-6(b)所示，卻發現 3.3 ML 樣品在高溫時並不會有如同 2.34 ML 樣品的電容值變化，在縱深圖上也不會有多餘的一包訊號產生，整個低溫到高溫的 CV 與縱深圖只呈現出量子點的訊號；如此的實驗結果代表著 3.3 ML 樣品缺陷中載子跳出速度率完全大於或小於 CV 量測所設定掃動速率，而由之前對 3.3 ML 樣品的研究 [26-29]當中也確實提到 3.3 ML 應力鬆弛樣品存在的缺陷，其 DLTS 量測結果如圖 5-7、表 5-1 所示，為鎵空缺(Ga vacancy)與砷間隙原子(As interstitial )複合型的 EL6 (EC-0.35 eV )缺陷(As i-V Ga complex) ，因而其缺陷中載子挑出速率是完全大於等於我們所設定的最快掃動速率，即載子是全部都被量測到的。

5-3 兩片樣品結果比較

綜合上述兩片樣品在改變 CV 量測掃動速率的實驗結果可以發現，2.34 ML 樣品存在的缺陷性質具有明顯的時間常數，所以對於不同掃動速率下的電容值會有所變化，然而 3.3 ML 樣品之主要缺陷完全不同於 2.34 ML 樣品之缺陷，屬於載子跳脫缺陷時間較快的，所以在該實驗中並不會有電容值的變化。