顯微光激螢光量測系統

本論文是使用顯微光激發螢光光譜量測系統，來量測量子點的譜線。系 統架設如【圖 3-9】。實驗時會將量子點樣品置於低溫恆溫腔(Cryostat)內，

使用液態氦將其降至 5 ~ 10 k 的低溫當中；以消除聲子的干擾，才能量得量 子點的訊號。由於樣品是成長於砷化鎵上的砷化銦量子點，所使用的激發 光源能量，必頇大於砷化鎵的能隙(Band gap)，才能激發出樣品中的電子電 洞對，並且有機會被量子點捕捉到而形成激子。低溫下砷化鎵的能隙約為 1.519 eV，所對應到光子的波長大約是 816 nm；所以我們選擇了波長為 632.8 nm 的氦氖雷射，來當作實驗的激發光源。

藉由反射鏡和 50 倍物鏡，將氦氖雷射聚焦於樣品表面；位在價電帶的 電子吸收了光子能量，而躍遷到傳導帶上，並留下一個電洞。高能量的電 子和電洞，會因晶格碰撞而釋放能量，最後分別掉到傳導帶底部與價電帶 頂部，然後兩者複合而放出光子。是為光激螢光。利用反射鏡將螢光引入 光譜儀中進行分光，而後由電荷耦合元件(CCD)來偵測不同波長的螢光強度；

再傳送到電腦中便能描繪出螢光光譜了。便可在不破壞樣品的情況下，來 研究半導體的能帶結構。

量測系統中還包含了顯微成像裝置。所製備的樣品上，有著許多帶有量 子點的方型圖案，大小是 15

m × 10 m；為了確定雷射是正在激發哪一

B.S.)將白光(Lamp)引入物鏡中，聚焦照在樣品上，樣品反射出的白光將由 另一面分光鏡使其引入 CCD 攝影機當中，再透過螢幕(Monitor)可成現出樣 品表面的影像、和雷射聚焦的位置。若是想要改變雷射激發位置，則一邊 觀察螢幕，一邊調整樣品底下的移動平台。由於成像所用的分光鏡是可動 式，想要量測光譜時再移開即可。

在實驗前必頇先對元件施加電壓，將壓電材料 PMN-PT 給極化。使用電 源供應器(Power supply)，把 PMN-PT 的上端當作接地端，在下端輸入正電 壓，如此一來將產生向上的電場，也成為了極化方向。爾後就將正電壓當 作順向偏壓，負電壓當作逆向偏壓。為了使樣品即使處在真空及低溫環境 下，也能被施加電場，使用了真空導入端子(Feedthrough)，讓電源供應器的 電壓能輸入至樣品上。

若需分析光激螢光的偏振性，則在螢光訊號進入光譜儀前，架設二分之 一波片與偏振晶體。藉由改變波片光軸和偏振晶體的夾角，可使特定偏振 的螢光能通過而進入光譜儀內。

【圖 3-9】 顯微光激螢光量測系統實驗裝置圖。

第四章 光譜分析與討論