在前面的介紹中曾提 2.34 ML 樣品在光電容圖上有看到一包訊號在 1.3 eV 時大量抬升，這讓我們懷疑樣品中存在一個深層能階(deep level)缺陷，但是我們 始終無法看到該缺陷的直接證據。本章節會藉由改變不同激發光源之 PL 實驗，
探討當所使用的激發光源換成不同能量時，在 2.34 ML 樣品量測中所看到結果，
並且分析其機制以說明它是深層能階(deep level)缺陷訊號；最後再以加電 PL 實 驗上所看到的結果，來驗證所提出模型的可靠性。
7-1 選擇性激發光源 PL
一般而言，大部分的 PL 螢光光譜量測的激發光源會選擇比樣品的最大能隙 還高的激發能量，目的在於使能帶上所有載子獲得能量後可以激發到能隙以外，
然後再藉由釋放螢光而讓載子再回到能帶上，因而我們可以藉由判讀圖形上的螢 光訊號進而得到我們所想要的能帶資訊。以本樣品 InAs(2.34 ML)/InGaAs 為例，
GaAs 在低溫 80K 下能隙大概為 1.51 eV，因而我們選用 He-Ne 綠光雷射 532nm (2.33 eV)做為激發光源，以獲得樣品量子點的資訊，如圖 7-1(a)所示，由光譜圖 可看出該樣品在低溫 50K 時基態與第一激發態發光位置大約在 1 eV 與 1.07 eV 左 右，而隨著溫度上升發光位置漸進紅移到 0.95 eV 與 1.03 eV，並且在升高溫過 程中由於載子受熱激發影響螢光強度也會隨之遞減。
然而該研究樣品在上述的激發光源下，螢光訊號所能提供給我們的只有量子 點的資訊，為了要獲得更多除此之外的資訊，我們將激發光源能量由 2.33 eV 換 成 1.95 eV、1.37 eV、1.17 eV、0.95 eV、0.8 eV 五種能量，各種不同激發光源下 所得到的螢光訊號如圖 7-1(b)、(c)、(d)、(e)、(f)所示，由圖 7-1(b)可以發現在激 發光源為 1.95 eV 時其光譜圖形跟原本用 2.33 eV 所呈現的訊號幾乎是一樣的，
然而當光源換成 1.37 eV 或 1.17 eV 時，如圖 7-1(c)、圖 7-1(d)，可以明顯的看出
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整體訊號半高寬變的更胖，並且訊號位置上除了原本基態、第一激發態外，在約 0.95 eV 處有多出一包，跟先前所提到的兩個激發光源(2.33 eV、1.95 eV)在圖形 上有很大變化，暫且我們將這包多出來的訊號當作是該樣品在靠近價帶(valence band)上的一個深層能皆缺陷(deep level defect)，接著當激發光源來到 0.95 eV 或 0.79 eV 時，可以發現前面所提到的所有量子點訊號與多出來的一包 defect 訊號 完全消失了，能看到的只有該激發光源下所產生光源訊號。
7-2 躍遷機制
總結上面三種光譜圖看到的結果，可以發現要量到 defect 訊號似乎得在特定 激發光源下才可行；第一部分，當我們所用的光源是大於 GaAs 能隙時，如 2.33 eV 與 1.95 eV，此時光幾乎被 GaAs 載子吸收，其電子電洞將會被激發到 GaAs 能隙以外做重新分佈，如圖 7-2(a)所示，然後再回到量子能階上佔據在能階上，
最後量子能階上的電子電洞將覆合，因而我們只看到量子點的訊號，載子躍遷機 制如圖 7-2(a)所示；第二部分，當激發光源是介於 GaAs 能隙與量子點能隙間的 能量時，激發光源可以進到量子點內部，此時缺陷能階上的電子獲得能量將由缺 陷能階往更高能階要遷，而該激發能量只足夠讓電子停留在量子點高能階位置，
如 InGaAs 量子井，無法逃出 GaAs 能隙外，最後電子會回到量子點基態能階上 做佔據，最後再回到缺陷能階上，因此我們在光譜圖上就可以看到相較於用高能 量激發光源時所多出來 defect 訊號，載子躍遷機制如圖 7-2(b)所示；最後第三部 分；首先當激發光源能量約等於缺陷在 PL 上的光譜能量(約 0.95 eV)時，此時缺 陷上電子有可能被直接激發到量子點基態上，然後再回到缺陷上，而得到發光訊 號，但由圖 7-1(e)可以發現，並不會會有訊號產生，這說明了電子被激發後難以 直接以基態做為佔據而產生 PL 訊號，而當激發光源小於缺陷在 PL 上的光譜能 量(約 0.95 eV)時，由於電子連被激發到量子點基態所需的能量都不夠，是必在光 譜圖上我們完全無法看到任何 PL 的訊號，只能看見光源本身的光源訊號。
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7-3 選擇性激發光源加電 PL
在前面的章節中我們已確立了 2.34 ML 樣品打 1.37 eV 與 1.17 eV 的光源將 會在 PL 光譜上看到深層能階缺陷的訊號，並且也已經提出各激發光源下 PL 光 譜的發光機制，接下來我分別利用 1.37 eV 與 2.33 eV 做為激發光源但是在樣品 上加了電場，進而探討在家電場下的機制，以更加驗證上一章節所提出得模型。
如圖 7-3(a)、(b)所示，其分別為 2.34 ML 樣品利用激發光源 1.37 eV 與 2.33 eV 所得到的低溫 78 K 加電 PL 圖，由圖可以看出在加了電壓後，激發光源 1.37 ev 的 PL 光譜圖完全不會有變化，也就是說加電對其載子不會造成的影響，
而當溫度提高到 150 K 時，如圖 7-4(a)，可以發現訊號強度一樣不會隨電壓增加 而使強度下降，反觀激發光源為 2.33 eV 的 PL 光譜圖在低溫 78 K 時，加電後訊 號強度下降了，當溫度升高到 150 K，如圖 7-4(b)，同樣的加電壓後也會造成訊 號強度的下降；由上述的各種情況說明了激發光源 1.37 eV 只會使載子激發範圍 在量子點以內，如圖 7-5(a)所示，符合了我們在上一節所提到的缺陷載子是被激 發到量子點能態上做佔據，因而即時我們加了電壓使能帶彎曲，如圖 7-5(b)所示，
其影響也不足以使量子點內的載子往外漏掉，所以全部還是貢獻在 PL 光譜上；
而當激發光源為 2.33 eV 時，此時由於載子是從 GaAs 內部被激發到 GaAs 能隙 以外重新分佈，如圖 7-6(a)，在這種情況下我們又加了電壓，如圖 7-6(b)，那將 會使大量載子被電場掃走，能產生覆合的載子數量就下降 ，自然的 PL 訊號就 下降了。
45 MA045 (2.34 ML)
Power = 10 mW Laser 532 nm (2.33 eV) MA045 (2.34 ML)
Diode 635 nm (1.95eV)
46 MA045 (2.34 ML)
Power = 2.65 mW MA045 (2.34 ML)
Power = 600 mW Diode 1061 nm (1.17eV)
47 MA045 (2.34 ML)
Power = 17 mW MA045 (2.34 ML)
Power = mW Diode 1563 nm (0.79 eV)
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圖 7-2(a) 激發光源 2.33 eV 與 1.95 eV 能帶上載子躍遷示意圖
圖 7-2(b) 激發光源 1.37 eV 與 1.17 eV 能帶上載子躍遷示意圖
49 MA045 (2.34 ML) T= 80 K MA045 (2.34 ML) T= 150 K
Power = 2.65 mW Diode 904 nm (1.37eV)
圖 7-3(b) 2.34ML 樣品 150 K 激發光源 1.37 eV 加電 PL 光譜圖
50 MA045 (2.34 ML)
T= 80 K MA045 (2.34 ML)
T= 150 K Diode 532 nm (2.33 eV)
圖 7-4(b) 2.34ML 樣品 150 K 激發光源 2.33 eV 加電 PL 光譜圖
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圖 7-5(a) 激發光源 2.33 eV 能帶上載子躍遷示意圖
圖 7-5(b) 激發光源 2.33 eV 加電壓能帶上載子躍遷示意圖
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圖 7-6(a) 激發光源 1.37 eV 能帶上載子躍遷示意圖
圖 7-6(b) 激發光源 1.37 eV 加電壓能帶上載子躍遷示意圖
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