Phtoluminescence(PL)量測分析
PL 量測實驗中我們所使用的雷射為波長 532nm 的半導體雷射，輸出功率為 1.5W，經過衰減片後調變功率為 15mW 及 90mW，使用的偵測器為 InGaAs 光偵測 器適用範圍在 800nm~1800nm，[圖 3-1]為各片樣品在室溫底下功率為 15mW 量測 結果，而主要峰值位置跟半高寬大小如[表 3-1]表示。 厚度In0.14AlAs層或是DWELL結構都可以將波長拉長到 1266nm以上。首先我們先來 比較低長晶速率的TR753 與傳統DWELL結構的SH332 這兩片樣品。
低 長 晶 速 率 QDs 的 樣 品 TR753 基 態 的 發 光 波 長 為 1276nm 半 高 寬 為 40.19meV，DWELL 結構的 SH332 波長是最長的 1306nm 半高寬是 39.21meV，這兩 個樣品的△Ege 都是比較小的，均在 75meV 以下，在半高寬來說 TR753 比 SH332 來的略差，推測是因為對 TR753 這片低長晶速率的樣品來說，QDs 的大小均勻性
較差[12]因此導致於半高寬的加大。在基態面積比激發態面積這個比值上來看
從PL data來看，在DWELL結構中加了 10A In0.14AlAs capping layer的*SH331 樣品，基態跟激發態的能階差拉大到 101meV，我們將PL圖形中強度對波長的圖 形做fitting[15]，求得基態跟激發態強度對波長所圍成的面積，假設每一個量 子點可以捕捉的載子數目是固定的， pumping power很大的時候提供了很多的載 子，當ground state的位置都被填滿的時候載子就會填往excited state甚至是 2nd excited state，當量子點密度變大，在基態可容納的總載子數目就變多，
載子也就較不容易填到激發態上面去，用基態跟激發態面積的比值可以估計出量 子點密度誰多誰少。在 15mW的pumping power之下DWELL中加了 10A In0.14AlAs的
*SH331 基態跟激發態面積的比值為 1.85。
接下來將*SH331 結構中的InGaAs QW拿掉，變成只蓋 10A In0.14AlAs材料的 SH430，然後將In0.14AlAs加厚到 54A成為SH335，這兩個樣品的ΔEge為 99 與 104meV，加了In0.14AlAs的樣品比沒加的TR753(QDs)、SH332(DWELL) ΔEge來的 大，而基態跟激發態的面積比也分別為SH430 的 2.01 跟SH335 的 2.42，也就是 說在加進了In0.14AlAs之後不管有沒有後面的In0.14GaAs quantum well存在，都可 以使得量子點的密度變大，我們自PL量測上也可以推論量子點的密度變大了。
當加入了含有 Al 的材料的當 capping layer，可以使得量子點周圍的 potential barrier 變高，另外由於 Al 跟 As 之間的鍵結力比 In 跟 As 之間的鍵 結力來的強，因此可以使得 In 留在 QDs 層裡面而不會擴散到 GaAs 層中，使得
InAs 量子點的密度沒有因為擴散作用而減少，另一方面也使 InAs 中 In 跟 As 的 比例沒有因為 In 原子的擴散而有太大的改變也可以使量子點周圍的 potential barrier 相對的也會較高，這樣的效應會使得量子點中的基態跟激發態能階差加 大[13][14]。
另一方面由覆蓋 10A In0.14AlAs樣品的AFM圖形來看[圖 3-2(a)]，我們可以算 出量子點的密度大約是 9x1010 cm-2，而比較先前在相同長晶機台上得到同樣是 DWELL 結 構 樣 品 的 TEM 圖 形 [ 圖 3-2(b)][16] 上 來 算 ， 量 子 點 的 密 度 大 約 是 3~5x1010cm-2，這樣的AFM跟TEM所求得的量子點密度，也告訴了我們量子點的密度 在加上InAlAs這層材料後，大約增加了 2 到 3 倍，提升到了接近 1011 cm-2，稍後 在第四章中亦會用載子縱深分佈來加以比較。