低頻雜訊量測分析

在低頻雜訊分析部分，首先以SR570搭配SR770作為量測系統，做初步分析。

圖4-15為針對不同注入電流所得到的雜訊頻譜，雜訊振幅隨著電流上升，而圖 4-16為F.S. LED及三種高度的PSS LED β計算圖，F.S. LED、1.3μm LED、1.5μm LED、1.7μm LED的β分別為1.58、1.7、1.76、1.84。同前面章節的結果，1.7μm LED 擁有最大的β值，顯示晶格品質較其餘兩者來的好，而F.S. LED最差。雜訊分析

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P o w er sp ect ral d en si ty (A

/Hz )

Frequency (Hz) P o wer sp ect ral Den sit y ( A

/Hz)

1.3 µm, b = 1.7 1.5 µm, b = 1.76 1.7 µm, b = 1.84 Flat sapphire, b = 1.58

圖 4-16 F.S. LED、1.3μm、1.5μm、1.7μm PSS LED β計算圖

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接著以低頻雜訊重複採樣量測系統分析雜訊，目的是確認之前得到的量測 結果，其特點是可將雜訊頻譜頻率低限推至0.1Hz，我們期望可以得到更加精準 的低頻雜訊頻譜，並對β做更準確的分析預測。圖4-17、圖4-18、圖4-19、圖4-20 分別為F.S. LED、圓錐高度1.3μm、1.5μm、1.7μm之PSS LED在不同注入電流下 量到的雜訊頻譜，圖4-21為針對雜訊頻譜做fitting量得的β值，PSS LED方面1.7μm PSS LED有最大的β，1.3μm PSS LED之β最小，而F.S. LED β則為1.58，比PSS LED 均來的小。在高電流區域由於電流密度已相當高，此時缺陷影響有限，仍有大量 載子可進行復合，故雜訊振幅在此區域沒有太大差異。但在低電流時，載子密度 並未遠大於缺陷密度，所以缺陷多寡和被侷限與否有著密切的關聯，越大的雜訊 振幅代表內部陷阱(Trap)越多，所以產生較多的雜訊，而β取決於雜訊隨著電流的 變化幅度。在低電流時，PSS LED方面，1.7μm PSS LED由於雜訊振幅最低，故 經計算後有較大的β，相反地，1.3μm PSS LED雜訊振幅最高，變化幅度小，即β 較小。而F.S. LED由於缺陷遠比上述三種PSS LED要多，因此雜訊震幅最大，相 對β (1.58)是最小的。

我們由兩種低頻雜訊分析方式均得到相同的結果，也確認了此系統的準確性，

因此可以做出初步的結論，1.7μm PSS LED由於在低電流時雜訊振幅較小，顯示 其缺陷密度較低，同理1.3μm PSS LED缺陷密度較高。同時也比較了F.S. LED，

未做PSS結構缺陷密度必定是較高的，而量測結果也與預期相同。

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P o w er sp ect ral d en si ty (A

/Hz )

圖 4-17 F.S. LED在不同注入電流下的雜訊頻譜

P o w er sp ect ral d en si ty (A

/Hz )

Frequency (Hz)

圖 4-18 1.3μm LED在不同注入電流下的雜訊頻譜

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P o w er sp ect ral d en si ty (A

/Hz )

Frequency (Hz)

P o w er sp ect ral d en si ty (A

/Hz )

Frequency (Hz)

圖 4-20 1.7μm LED在不同注入電流下的雜訊頻譜

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我們同樣針對乾式蝕刻LED做β的準確性分析，準備三種圖案高度PSS LED 及平面藍寶石基板LED各五顆，量測其β值並做平均。表4-6、表4-7、表4-8、表 4-9分別為F.S. LED、1.3μm、1.5μm、1.7μm PSS LED β計算表，經過統計，F.S. LED 其β分佈為1.51至1.62，平均值為1.572。1.3μm LED其β分佈為1.62至1.69，平均值 為1.662。1.5μm LED其β分佈為1.7至1.79，平均值為1.744。1.7μm LED其β分佈為 1.75至1.83，平均值為1.796。大致上針對每種PSS LED，β是有一定的分佈範圍。

而在誤差值方面，F.S. LED是1.572±0.06、1.3μm LED是1.662±0.04、1.5μm LED 是1.744±0.05、1.7μm LED是1.796±0.04。圖4-22是針對這四種LED各五顆對應β 的分佈統計圖，可以看到四種LED其β有明顯不同的分佈區塊，儘管1.5μm、1.7μm PSS LED有部分重疊，但趨勢的呈現依舊是1.7μm LED有較大的β，而F.S. LED β 最小，因此可更加確認β的準確性。

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F.S. LED

1 2 3 4 5

β 1.56 1.6 1.51 1.62 1.57 1.572 表 4-6 F.S. LED β統計表

1.3 μm LED

1 2 3 4 5

β 1.62 1.65 1.68 1.68 1.69 1.662 表 4-7 1.3μm LED β統計表

1.5 μm LED

1 2 3 4 5

β 1.7 1.72 1.75 1.77 1.79 1.744 表 4-8 1.5μm LED β統計表

1.7 μm LED

1 2 3 4 5

β 1.75 1.78 1.8 1.82 1.83 1.796 表 4-9 1.7μm LED β統計表

69 來驗證雜訊量測所得到的結果：XRD(X-Ray Diffraction)、TEM(Transmission electron microscopy)、EPD(Etch Pit Density)，以下將各別介紹實驗結果。

首先是三種圖案高度PSS LED的XRD結果，圖4-23為F.S. LED、1.3μm、1.5μm、

1.7μm PSS LED的(102)面Rocking Curve強度分布圖。接著使用高斯函數(Gauss function)做Fitting，可計算出半高寬與強度。表4-10整理了F.S. LED、1.3μm、1.5μm、

1.7μm PSS LED之XRD強度與半高寬，可知PSS LED部分1.3μm PSS LED其半高 寬最大且強度最低，而1.7μm PSS LED半高寬最小強度最強，F.S. LED則比上述 三種PSS LED都還要差。因此可由此得知1.7μm PSS LED晶格品質最佳，而F.S.

LED最差。