第五章 結果與討論 (Results and Discussion)
在表 5- 2，我們分別列出了共振腔方向平行量子線的量子線雷射之起始電流 大小、共振腔方向垂直量子線的量子線雷射之起始電流大小、以及兩者之比值，
B. 不同溫度下，注入相同電流時，雷射之發光頻譜
另外在圖 5-14(a)至(d)，為不同溫度下，對雷射元件注入相同電流時，雷射 之發光頻譜；在圖 5-15 中所看見的曲線是我們對圖 5-14(a)至(d)，即在不同溫度 下(140K 至 200K)，長波長與短波長雷射發光頻譜所佔總面積之比例做圖。由圖 5-15 我們可看出一個趨勢，即隨著溫度上升，長波長區域所佔的比例漸漸減少，
短波長所佔之比例漸漸增加，當溫度上升至 200K 時，長波長所佔的比例已降至 零，完全被短波長給取代，可知雷射發光波長在溫下小於 120K 時，主要為長波 長的量子線之基態發光；待溫度繼續上升，在溫度介於 140K 與 180K 之間，為 長波長與短波長共存的一個過度區；當溫度上升至大於 200K 之後，雷射發光波 長已完全轉換為短波長，即激發態發光。
5.4 結語 (Conclusion)
由上述 5.3.3 節中，A 以及 B 之討論，可知 Lm4289 之雷射在 T=140K 至 T=180K 歷經了從基態發光到激發態發光之轉換，而此有趣現象可解釋圖 5-9 為 何在 T=140K 至 T=180K 之間，在臨界條件下的雷射發光波長有突然之藍移現象 (blue shift)。
且圖 5-6 (b)的特徵溫度異常變化之行為，亦可由此不同量子能態間之轉換行 為來解釋：當溫度小於 140K與大於 180K時，To之變化原因是載子溢流、歐傑效 應、次價帶間之吸收所造成，而在溫度介於 140K與 180K之間，由於雷射處於開 始要由基態發光轉換成激發態發光之過度期，使得原有電流除了要提供載子給即 使填滿但仍無法克服損失而產生雷射之基態外，還需要更多電流以提供多餘載子 給激發態以達到臨界條件，故在這溫度區間，臨界電流會隨溫度上升而陡升，因 而造成在 140K與 180K之間的特徵溫度突然從 60K~70K下降至 20.8K。
在 5.2 節之變溫 L-I 曲線量測中，曾提到在表 5-2 中，不同共振腔方向之量 子線雷射其起始電流比值，在溫度低於 140K 時，兩者的起始電流大小比值約在 10~20 之間，但是當溫度高於 140K 時，兩者的起始電流大小比值卻從原本的 10~20 倍驟降至 3~5 倍。在有關量子線能態計算的文獻中，多次提到有關量子線 內不同能態之躍遷，對於不同能態其電子躍遷機率有不同之偏極化大小。因為在 140K 以下與 180K 以上是由不同之量子能態所發出之雷射光，由此我們認為
Lm4289 之激發態對方向性之選擇性較基態小，故溫度在 140K 以下的起始電流 比值和溫度在 140K 以上的起始電流比值有明顯不同。
而在圖 5-7 (a)(b)，共振腔垂直量子線的量子線雷射之變溫 L-I 曲線中，在 120K 至 180K 範圍內的 L-I 曲線有明顯之不規則扭動變化，我們認為在這溫度間 隨電流上升產生數群雷射波長相異甚大的雷射模態是造成這溫度區間的 L-I 曲線 極度不規則扭轉變化的主要原因。
由於我們的量子線雷射在溫度介於 140K 至 180K，歷經了從基態雷射到激 發態雷射之轉換，這樣的變化成功地解釋了我們在量測上所發現的一些奇特現 象，諸如在 T=140K 到 T=180k 間，在臨界條件下的雷射發光波長有突然之藍移 現象、在 140K 與 180K 之間，特徵溫度突然陡降之行為、表 5-2 中不同共振腔 方向之量子線雷射其起始電流比值，在溫度高於 140K 時，由原本的 10~20 倍驟 降至 3~5 倍、以及在 120K 至 180K 範圍內，共振腔垂直量子線的量子線雷射之 變溫 L-I 曲線有極明顯之不規則扭動變化。
另外圖 5-16 為共振腔垂直量子線的量子線雷射之雷射發光頻譜，此圖量測 範圍小且解析度較高，由此圖可清楚看出我們的量子線雷射之縱 向 光 模 的 波 長 間 距 為 4Å，和 我 們 在 2.1.3 節，利 用 2-17 式 所 運 算 出 的 結 果 相 符 (詳 細 計 算 請 參 見 第 二 章 )。