二、 步進掃描振幅調變頻譜
2.3 鍺摻雜鎵之兆赫放射頻譜
先說明Ge(Ga)雜質能階的吸收頻譜[24]，結果為圖 2-10，可看見每個
圖2-10: Ref[24]的Ge(Ga)吸收頻譜
圖2-11: Ref[24]的吸收譜線符號意義
吸收譜線都有ㄧ英文字母標記，意義如圖 2-11所示，為電洞從雜質的最低 能階到其他激發能階，需注意其中的I譜線，並不是電洞從最低能階到共價 帶緣，而是到比A’躍遷更高的眾能階，但因實驗無法解析，造成I呈現寬譜 線。
[22][23]為第一次量測到只加電場的Ge(Ga)就可放兆赫光子，圖 2-12 中的1.99 THz和2.36 THz即為電洞雜質激發能階躍遷到最低能階所放出的 光子，3.15 THz為電場造成的熱電洞從共價帶躍遷回雜質最低能階所造成。
但此團隊使用的頻譜解析度只到9.7 cm-1，更詳盡解析度將有助於研究譜線 結構。若自行對[24]的吸收譜線作個對照，1.99 THz (66.3 cm-1)與2.36 THz(78.7 cm-1)應分別是D譜線(68.1 cm-1)與B譜線(79.4 cm-1)，是不是電壓與 溫度造成譜線位移還有待驗證。圖 2-13中，隨著電壓加大，頻譜形狀也跟 著變，共價帶的熱電洞越多，往雜質最低能階的輻射躍遷也跟著增加，使 12 meV附近頻譜區域的放射強度增加，且3~7 meV的放射強度也增加，應 該是輕重電洞間的躍遷造成。
圖2-12: Ref[22]的Ge(Ga)放射頻譜
圖2-13: Ref[23]的Ge(Ga)放射頻譜
我們的Ge(Ga)樣品大小為5.05 x 4.30 x 1.98 mm3，Ga的參雜濃度 1014~1015 cm3，電流由5.05 x 1.98面流過，5.05 x 4.30面則對著光偵測器。對 樣品施加脈衝串(burst)，脈衝串的週期為6.369 ms(157 Hz)，脈衝串中的每 個脈衝週期為20 us、寬度為10 us。樣品發兆赫波的機制為載子在雜質能階 的躍遷，此機制非常快速，兆赫波的有無頻率應即是單一脈衝的頻率，但 光偵測器Bolometer的反應時間為~ms，無法對單一脈衝的兆赫波作出解 析，所以光偵測器的電訊號輸出為整群脈衝串週期157 Hz，之後的鎖相放 大器也是鎖此157 Hz。
實驗架設如圖2-14，圖2-15中的紅色頻譜量測條件為:
脈衝電壓使樣品的脈衝電流值為440 mA 脈衝串含106個脈衝(Bolometer輸出33%) 鎖相放大器的har1(157 Hz)大小為80 uV 鎖相放大器的TC為3 s
溫度10 K
頻譜解析度8 cm-1， 藍色頻譜量測條件為：
脈衝電壓使樣品的脈衝電流值為300 mA 脈衝串含160個脈衝(Bolometer輸出50%) 鎖相放大器的har1(157 Hz)大小為39 uV 鎖相放大器的TC為10 s
溫度9.5 K
頻譜解析度6 cm-1。
先量測到紅色頻譜後，為了拉高67.0 cm-1強度，使對12 meV附近頻譜的對 比度增加，我們使用圖2-13的觀念，把電壓下降，但鎖相放大器的harI訊號 相當微弱、TC太大，為了有可容許的量測時間，我們把脈衝數增加至160，
harI強度才上升到可接受的範圍，溫度則從10 K自然降至9.5 K，另外把解析 度給提高至6 cm-1，預期觀測到更詳細的放射譜線，以上為藍色頻譜條件原 因。
圖 2-14: 放射頻譜架設
從圖2-15，我們發現提高對比度的結果是失敗，原因還待之後更多的 實驗來探討。對照圖中兩頻譜，可信度高的一條放射譜線為67.0 cm-1或67.2 cm-1，這條對應到國外做Ge(Ga)放射頻譜的實驗數據[22]，見圖2-12中的1.99 THz(66.3 cm-1)，且我們比[22]更接近[24]的吸收D譜線(68.1 cm-1)。另ㄧ條可 信的譜線為86.7 cm-1或87.3 cm-1，對應到[24]的吸收I譜線86.7 cm-1，是文獻 [22]所沒有量測到的。
兩條可信譜線，紅色(電流大)的波數都比藍色(電流小)小，譜線可能因 電流增大而產生紅位移。單獨出現在藍色數據(解析度高)的74.9 cm-1，有可 能對應到[24]的吸收C譜線74.1 cm-1。以上兩點有待更多的實驗來驗證。
圖 2-15: Ge(Ga)放射頻譜