4.1 光激發光量測（Photoluminescence measurement）
光激發光量測是一種被廣泛應用在Ⅲ -Ⅴ半導體的非破壞性分析技術，目的 在了解試片的光學特性，以及試片品質。光激發光量測主要是利 用 高 能 雷 射 光 ( 光 子 能 量 高 於 半 導 體 能 隙 ) ， 激 發 位 於 半 導 體 中 的 價 鍵 帶 (valenc e band) 電 子 ， 價 鍵 帶 的 電 子 受 到 此 高 能 光 子 激 發 ， 因 而 轉 移 到 傳 導 帶 (conduction band)上 ， 產 生 電 子 電 洞 對 ， 再 由 傳 導 帶 上 的 電 子 和 價 鍵 帶 的 電 洞 發 生 復 合 而 發 出 反 應 材 料 特 性 的 光 ， 並 利 用 光 偵 測 器 (photo detector)偵 測 電 子 電 洞 對 發 生 復 合 所 發 出 的 光 之 波 長 與 強 度 ， 以 達 到 分 析 的 目 的 ， 而 此 方 法 所 得 的 即 為 photoluminescence (PL)光 譜 (圖 4-1)。
量 測 而 得 的 PL 光 譜 ， 可 看 出 之 後 所 要 做 的 量 子 線 雷 射 二 極 體 的 發 光 波 長 ， 而 光 譜 的 半 高 寬 (full width of half maximum, FWHM) 可 看 出 磊 晶 所 成 長 的 品 質 ， 另 對 自 組 形 成 (self assemble)之 量 子 結 構 ， PL 光 譜 半 高 寬 顯 示 出 其 均 勻 度 (uniformity)之 好 壞 ， 而 半 高 寬 愈 窄 ， 自 組 形 成 之 量 子 結 構 其 均 勻 度 愈 高 。
4.2 偏極化光激發光量測(Polarization dependent Photoluminescence)
在量測偏極化光激發光時，必須在原本的光激發光量測系統多架設一個 polarizer 用以檢測試片之偏極效應；然而單光儀(monochrometer)內的光柵之 response 與反射鏡之反射率與光場偏極化方向有關，為了使具不同偏極化方向光 場的光強度能互相比較，所以在單光儀前方放置 de-polarizer 以消除此效應 (圖 4-2) 。
光激發光量測主要的目的是為了得到磊 晶 所 成 長 的 量 子 線 雷 射 試 片 其 偏 極 化 (polarity)的 量 化 大 小 。
偏極化大小定義為:
⊥
⊥
+
− P P
P P
//
// … (4-1 式 )
P/ / Æ polarizer平行量子線形成方向之光強度
P⊥Æ polarizer垂直量子線形成方向之光強度
我們磊 晶 所 成 長 的 量 子 線 雷 射 ， 其 量 子 線 都 是 沿 著
[ ]
110 拉 長 。 而我 們 所 磊 晶 的 量 子 線 雷 射 試 片 ， 發 光 波 長 坐 落 在 1.6μ m~1.8μ m， 我 們使用 InGaAsSb 光偵測器(其使用範圍在 1.2μ m~2.4μ m)。
4.3 變溫雷射光譜量測(Temperature dependent spectrum measurement) 變溫雷射光譜量測系統示意圖，如圖 4-3 所示。為了量測變溫的雷射光譜，
我們必須將封裝好的雷射二極體放置在 cryostat 上，而雷射所發射出來的光，就 直接導入 Triax 320 單光儀中，並使用 InGaAsSb 光偵測器接收光訊號。
4.4 變溫 L-I 曲線量測(Temperature dependent L-I Curve measurement)
圖 4-4 為 L-I 曲線量測系統示意圖，從L-I特性曲線，我們可立即得知雷射二 極體的起始電流，It h (從大於起始電流的L-I特性曲線，做線性fitting，此直線與 橫軸y=0 相交所得的截距就是我們所要的起始電流，It h )。
藉由 L-I 特性曲線之斜率 dI
dL ，我 們 可 得 差 額 量 子 效 率 [又 稱 外 在 量 子
效 率 (external quantum efficiency)]， 其 定 義 見 2-20 式
此 外 對起始電流It h的自然對數與溫度做圖還可以計算出雷射的特徵溫度 To (詳細內容請參見 2.2.3 節)。
我 們 使 用 HP-8114A 之 電 流 源 ； 而 量 子 線 雷 射 二 極 體 所 輻 射 出 來 的 光 ， 則 是 使 用 工 作 電 壓 3V (逆 偏 壓 ) 的 Ge 光 偵 測 器 。
4.5 原子力顯微鏡 (Atomic force microscope)
為了確認磊晶出來的試片的確是量子線結構，我們必須藉由原子力顯微鏡來 做物理外觀上的驗證，除此之外我們還可藉由原子力顯微鏡得知其他重要的資 料，如：量子線的高度、長度、寬度，以及均勻度…等。
我們所成長的量子線，其高度約為 2nm，寬度約為 20nm，量子線最長長度 約為 1µm。