法形成三維島狀結構，只能形成二維的累晶模式，稱作為 Frank van der Merve(FM)模式 3.3。而如果緩衝層與磊晶的材料晶格差異很大(﹥7%)，因 應力累積的能量太大，會在未形成二維平面結構時，就已經形成三維島狀 結構，這種累晶模式稱為Volmer-Weber(VW) 3.4。
量子環則是在形成量子點時，沉積覆蓋層(Capping Layer)，由於量子 點會受到覆蓋層張力拉扯，中間會凹陷下去，利用張力作用時間來控制凹 陷程度，圖3.2。。也可以用退火(annealing step)溫度不同，得到不同的量 子1.4,3.5。
圖 3.2 量子環形成示意圖
3-1.2 量子點製程步驟
實驗樣品皆成長在 GaAs 基板(001)上，MBE 機台為 Varian GEN II Solid-source MBE system。
量子點實驗步驟如下1.4,3.5： Digital-Instrument-D300。可得知量子點高度為 2 nm，直徑為 20nm。
圖3.3 樣品一結構示意圖
圖 3.4 樣品一(lm4630)，量子點 AFM 圖
3-1.3 量子環製程步驟
實驗所用量子環是在上述製作量子點步驟中，在步驟 4 溫度降至
520℃，磊晶速度控制在 0.056 μm/hr。形成量子點後，再以 1 μm/hr 速 度沉積 2nm GaAs 當作 Capping Layer，因量子點受到 GaAs 拉扯，所 以中間凹陷形成樣品二(lm4691)，其樣品結構圖在圖 3.5。圖 3.6 為量子 環的AFM 圖，其高約為 1nm，底約為 60nm，中間深度約為 1.5nm。
圖 3.5 量子環結構示意圖
圖 3.6 樣品二(lm4691)，量子環 AFM 圖
3-2 儀器架設
3-2.1 PLE Experiment Setup
PLE 實驗的架設，主要可分為激發光源、低溫系統、光譜儀與光偵測 器，圖3.7。其中激發光源所使用的和圖 2.5 所描述過的 PLE 光譜架設有很 大的不同，並不是使用鹵素燈再用光譜儀分光，因我們的量子點和量子環 樣品放射都是在近紅外波段，所以可直接使用CW-Ti：Sapphire Laser 當激 發光源。
1. CW-Ti:Sapphire Laser
在600~1000 nm。因此，我們可把 Ti：Sapphire Laser 當作振盪器(Oscillator)，先 使 用 一 樣 是 Spectra-Physical 公 司 所 出 產 的 Millennia CW DPSS(Diode-Pumped Solid State ) Laser，裡面是使用 Nd：YAG 晶體，會放 出 1064 nm 的光，再利用倍頻技術，使雷射輸出為 532nm，很適合作為 Ti:Sapphire Laser 的 Pump Laser。Millennia CW DPSS Laser 最大輸出功率 大約為5W，這樣情況下，Ti:Sapphire Laser 波長在 850 nm 時，輸出功率 大約為 1 W。此雷射與一般在做時間解析實驗所用的 Self-mode-locked Ti:Sapphire Laser 有很大的不同，因此雷射內部光路也簡單許多，圖 3.93.7、 圖3.103.8。
圖 3.8 Ti:Al2O3晶體吸收帶與放射帶
圖3.9 CW-Ti:Sapphire Laser 光路圖
圖 3.10 Self-mode-locked Ti:Sapphire Laser
2. 低溫系統
低溫系統是利用大口徑杜瓦瓶(Dewar Vessel)儲存槽，如圖 3.7 所示，
雷射激發光經過聚焦後進入到光纖，再插入裝有液態氦的杜瓦瓶以激發樣 品。而光纖外圍是由八根約600μm 光纖所組成的光纖叢，用來接收螢光。
光纖的最佳傳輸波段在600nm 到 1900nm 之間，圖 3.11。
圖 3.11 光纖傳輸效率圖
3. 光譜儀與光偵測器
此實驗光譜儀是使用Jobin Yvon 公司所生產的 GEMINI180，其示意圖 在圖 3.7 中。此光譜儀有 3 個狹縫(Slit)，除了出口和入口外，中間還有一 個Internal Silt 可控制收光大小，可避免不必要的散射光或雜訊。光譜儀有 兩個光柵(Grating)解析度為 1200 gr/mm。光偵測器是使用具有 TE cooling 的InGaAs，其偵測範圍在 800~1500 nm。
量測時，先將樣品放置光纖末端的載台，如圖 3.12，之後將光纖插入 杜瓦瓶中，待溫度降至1.4K，可開始實驗。CW-Ti:Sapphire Laser 上有自動 化波長控制器，可自動調整激發波長，再利用Spectrum Analyzer 來偵測。
PLE 實驗激發樣品需用相同功率，但 CW-Ti:Sapphire Laser 不同波長會有 不同的輸出功率，所以必須用 Density Filter 校正。利用 LabView 程式來控 制上述儀器，就可量測PLE 光譜。
圖 3.12 量測 PLE 實驗放樣品載台
3-2.2 變溫 PL Experiment Setup
變溫 PL 的儀器架設，圖 3.13，主要分成雷射激發光源、變溫系統、
光譜儀與光偵測器。這裡是使用氬離子雷射(Argon Ion Laser)。
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圖3.13 變溫 PL 儀器架設圖
1. Argon Ion Laser
實驗中是使用Coherent 公司所生產的 Argon Ion Laser，型號為 Innova 300C。Argon Ion Laser 為氣體離子雷射。氣體離子雷射的躍遷發生在氣體 離子能階之間。當中性的原子失去一個或幾個電子後便形成正離子，如果 從外界獲得電子就形成負離子。這些離子一樣有分立的能階，稱為離子能 階3.9。Argon Ion Laser 是利用基態的氬原子與有高能量的電子衝撞，會以
兩階段進行。第一階段電子衝撞會從基態Ar(3p6)上升到能階 Ar+(3p54s)，
再受第二次電子衝撞，激起到能階 Ar+(3p44p)；當從能階 Ar+(3p44p)躍遷 到能階Ar+(3p44s)的時候，放射出雷射，圖 3.14。能階 Ar+(3p44s)的生成需 要強烈的電漿(plasma)狀態，為維持大量電漿，需要大直流電流。而因 Ar+(3p44p) 與 Ar+(3p44s)又可分裂成很多小能階，所以 Argon Ion Laser 輸 出波長有許多條，不過其中輸出最強也最穩定的為488 nm 與 514.5 nm 這 兩條。
圖3.14 Argon Ion Laser 示意圖
2. 變溫系統
變溫系統的組成有真空幫浦(Mechanical Pump)、溫度控制器、低溫冷 卻腔(Low-temperature Chamber)與循環液氦壓縮機(Close-cycled Helium Cryostat)。
3. 光譜儀與光偵測器
這裡的光譜儀是使用使用Jobin Yvon 公司所生產的 TRIAX 550，並使 用1200gr/nm 的 Grating。光偵測器一樣是使用具有 TE Cooling 的 InGaAs 偵測器。
量測樣品時，先將樣品放入低溫冷卻腔並打開真空幫浦抽20 分鐘，
接著打開循環液氦壓縮機待溫度達到最低溫(約 20 K)時，可打開 Argon Ion Laser，加高電流使雷射輸出在 muti mode 時大約為 1W，再用 2 個 density filter 以達到實驗所需功率；變溫時使用溫度控制器來調節溫度，變換一個 溫度等待約15 分鐘使其穩定。
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