第四章 結果與討論
4.4 陽極氧化鋁孔洞在 mask 方面的運用
4.5.2 C238 量子點磊晶結構
圖 4-5-5 為 C238 結構圖為 p-i-n 結構，發光層與 AAO 間的距離為 70nm。
分別將 as-synthesize 以及貼上 AAO 之後的 C238 量子點磊晶結構，
利用實驗室的 PL 量測系統進行量測。圖 4-5-6、4-5-7、4-5-8 分別在 溫度 300K、130K、15K 下量測到的 PL 螢光光譜圖，300K 下 C238 的發光 peak 在 1260nm，然而在貼上 AAO template 之後，所量測到 的 PL Peak 位置卻只看到 1194nm 以及 1144nm，C238 磊晶片的主要 發光位置 1260nm 就沒有看到，模擬 AAO 的發光位置剛好就位於 1194nm 以及 1144nm 附近，所以說 AAO 對於發光的波段確實有濾波 的效果，並且會增強 1194nm 以及 1144nm 這兩個位置的波段，這現
圖 4-5-5 C238 磊晶層結構圖 GaAs 20nm
InAs 2.6ML GaAs 20nm
GaAs 10nm
GaAs 20nm
In0.75Ga0.25As 3.4 ML
GaAs 10nm
GaAs 50nm P+GaAs 50nm
MD Si :1.0×101810nm
In0.1Ga0.9As 10nm
In0.64Ga0.36As 5.2 ML
N+GaAs 0.5μm Si : 1.0×1018 N+GaAs substrate
×2
×2
×2
象就與光子晶體的效應一樣。推論之所以會有這一個效應，是因為 AAO 與發光層距離很近造成的 couple 現象，至於長波長 1260nm 之 所以會被濾除，可能是在那個波段有破壞性干涉產生。
圖 4-5-7 為 130K 之下量測到的 PL 光譜圖，在這個溫度發現貼過 AAO 之後的 C238 磊晶片，PL 訊號明顯的增強，根據 S. H. Kim 等人
[60]指出，PL 訊號的增強是由於 spontaneous Purcell emission rate 的增 強導致的，與 band structure、nanocavities、Bragg scattering 有關。並 且隨著溫度的下降，C238 磊晶片的 main peak 跑到 1192nm，而貼上 AAO 之後 main peak 則移到 1138nm。圖 4-5-8 為低溫 15K 之下量測 到的 PL 光譜圖，C238 磊晶片的 main peak 跑到 1168nm，而貼上 AAO 之後 main peak 則移到 1130nm。
10500 11000 11500 12000 12500 13000 13500
Intensity(a.u.)
Wavelength Å Ar Laser 500mW
300K C238
C238 with AAO
12600
11940 11440
12080
圖 4-5-6 PL 螢光光譜圖，在溫度 300K 底下量測。
10500 11000 11500 12000 12500
Intensity(a.u.)
Wavelength Å Ar laser 500mW
130K C238
C238 with AAO
11380
11920
10500 11000 11500 12000 12500
Intensity(a.u.)
Wavelength Å Ar Laser 500mW
15K C238
C238 with AAO
11680
11300
圖 4-5-7 PL 螢光光譜圖，在溫度 130K 底下量測。
圖 4-5-8 PL 螢光光譜圖，在溫度 15K 底下量測。
變溫的光激螢光光譜中可以觀察到在不同溫度下 PL peak 的位置偏 移，圖 4-5-9 為 C238 磊晶片的變溫 PL 量測，可以明顯的看到，PL peak 的位置從 1260nm 一路藍移到 1168nm。圖 4-5-10 為 C238 磊晶片貼上 AAO template 之後的變溫 PL 量測，在 300K、250K、220K、190K 可以看到兩根 peak，然而到低溫時只剩下一根 peak，這就是能階轉 換現象，並且發現到 70K 時 PL peak 的位置就固定在 1130nm，不會 在隨溫度的下降而改變。
10500 11000 11500 12000 12500 13000 13500
Intensity(a.u.)
Wavelength Å
Ar Laser 500mW C238 substrate
15K
10500 11000 11500 12000 12500 13000
Intensity(a.u.)
Wavelength Å
Ar Laser 500mW C238 with AAO
15K
為了能夠更清楚的看出 PL peak 位置、半高寬與溫度之間的變化，
Ar Laser 500mW
C238 FWHM
C238 PL Peak
FWHM(meV)
PLPeak(eV)
Temperature (K)
0 50 100 150 200 250 300
Temperature (K)
Ar Laser 500mW
C238 with AAO FWHM
C238 with AAO PL Peak
將貼過 AAO 之後的 C238 做變角度的 PL 量測，如圖 4-5-13、4-5-14 所示，由於此為自發性輻射所造成的螢光，所以做變角度的實驗時 PL peak 位置並不會隨著角度的變換而有所改變，當角度變換增大 時，看到的 PL 訊號的強度變得相當的糟。
10500 11000 11500 12000 12500 13000 13500
Intensity(a.u.)
Wavelength Å
C238 0degree C238 5degree C238 10degree C238 15degree C238 20degree C238 25degree C238 30degree C238 35degree C238 40degree C238 45degree C238 50degree C238 55degree C238 60degree
10500 11000 11500 12000 12500 13000 13500
Intensity(a.u.)
Wavelength Å
C238 355degree C238 350degree C238 345degree C238 340degree C238 335degree C238 330degree C238 325degree C238 320degree C238 315degree C238 310degree C238 305degree C238 300degree
圖 4-5-13 變角度量測 0°~ 60°
Sample Light Incident
Photo luminescence
0° 0°~ 60°
Photo luminescence Light Incident
355°~ 300°
Photo luminescence Light Incident