含銻與不含銻樣品的 PL 光譜比較

圖4.3(a)為樣品 B 與樣品 C 於 20 K 溫度下及激發功率為 10 mW 時的 PL 光譜圖、圖 4.3 (b)為樣品 B 與樣品 C 於 300 K 溫度下及激發功率為 10 mW 時的PL 光譜圖、圖 4.3 (c)為樣品 B 與樣品 C 於 20 K 溫度下及激發功率為 500 mW 時的 PL 光譜圖、圖 4.3 (d)為樣品 B 與樣品 C 於 300 K 溫度下及激 發功率為500 mW 時的 PL 光譜圖。理論上將銻加入量子井中目的是要有效 降低磊晶時表面能量，保持介面穩定平整改善晶格品質，這個現象我們稱 為表面活化效應(surfactant effect)[25，26]。

因此，隨著銻加入至量子井中，晶格常數變大能隙變小，在300K 時樣 品的發光波長並沒有太大的變化，但當溫度降至40K 後，樣品 C 的 PL 光 譜中有一發光波長約在 1300 nm，而且其發光強度遠勝於在發光波長約在 1200 nm，而且其半高全寬也比較窄，這個光譜特徵尖峰來自於含銻的量子 井所貢獻。由於InSb 的晶格常數比 InN 和 InAs 大上許多，量子井會因為晶 格常數增加而造成InGaAsN 層壓縮應力增加，使得量子井的發光波長應該 會有藍位移現象，但是從圖4.3(b)中並未發現，我們推估應是加入銻後因壓 縮應力太大而造成量子井應力有部分鬆弛(relax)，所以才會形成一較長的發 光波長。

圖4.4(a)與(b)為樣品 C 升至 300 K 之 PL 隨溫度變化關係圖，其雷射功 率各為10 mW 與 500 mW。由圖中可發現，當溫度在 300 K 時，我們只會 量測到1200 nm 的發光波長，隨著溫度降低覆蓋層(cap layer)與含銻的量子 井發光強度開始增加而且其發光強度比原本的量子井發光強度還強。而比 較樣品B 與 C 在低溫的 PL 光譜，可以發現樣品 B 中在 1300 nm 也有一缺 陷能階發光，但在樣品C 也是有一樣的現象。不同的是，在樣品 B 中缺陷 能階隨溫度變化造成紅位移顯著，使得電子躍遷轉換成光子的效率降低而 變成聲子。

在樣品C 中，我們可以發現發光波長為 1300 nm 能階，其半高全寬遠 比另外兩個尖峰窄，且其發光波長受溫度變化較無缺陷能階顯著，因此其 推估為 InGaAsNSb 量子井能階。此外在不同的雷射功率下激發樣品 C，我 們發現在低功率時，發光效率並沒有比長波長並未比短波長好；在高功率 時，長波長的發光效率卻開始增強甚至超越其他發光尖峰，這表示是由於 加入銻後由於壓縮應力的增加造成此量子井的周圍可能有些許缺陷產生，

造成部分電子需要填飽缺陷才能讓電子能有效的填入量子井，因此在高功 率雷射激發下才增強其發光效率。

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

PL Intensity (a.u.)

Wavelength (nm)

Sample B Sample C

圖4.3(a)樣品 B 與 C 於 20 K 溫度下及激發功率為 10 mW 時的 PL 光譜圖

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 -0.001

PL Intensity (a.u.)

Wavelength (nm)

Sample B Sample C

圖4.3(b)樣品 B 與 C 於 300 K 溫度下及激發功率為 10 mW 時的 PL 光譜圖

700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600

PL Intensity (a.u.)

W avelength (nm)

Sample B Sample C

圖4.3(c)樣品 B 與 C 於 20 K 溫度下及激發功率為 500 mw 時的 PL 光譜圖

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

-0.001

PL Intensity (a.u.)

W avelength (nm) Sample B

Sample C

圖4.3(d)為樣品 B 與 C 於 300 K 溫度下及激發功率為 500 mW 時 PL 光譜圖

8 0 0 1 0 0 0 1 2 0 0 1 4 0 0 1 6 0 0

PL Intensity (a.u.)

W a v e le n g th (n m )

PL Intensity (a.u.)

W a v e le n g th (n m )