圖 4-8 樣品 O 和單層砷化銦量子點 (2.4ML)的室溫 PL 頻譜。
75
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
WL QR
PL Intensity (a.u.)
Sample M
0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 1.12
1.14 1.22 1.24
0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 1.10
1.12 1.18 1.20
Sample M, 10K QR Transition WL Transition
P L P e a k E n e r g y ( e V )
Power Density ( W/cm
2)
1/3Sample N, 10K QR Transition WL Transition
(b)
圖 4-9 (a) 樣品 M 和 N 在變溫過程中的 PL 頻譜及 (b) 樣品 M 和 N 量子環與潤濕層對應的 PL 波峰位置能量與激發源雷射能量關係圖。
76 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 1E-3
0.01 0.1 1
0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.1
1
Sample M QR peak Sample N QR peak
In te g r a te d P L I n te n si ty ( a .u .)
Temperature (1/K)
Q R F W H M ( m e V )
Temperature (K)
(b)
圖 4-10 (a) 樣品 M 和 N 量子環與潤濕層所對應的 PL 積分規一化強 度與溫度倒數的關係及 (b) 樣品 M 和 N 在變溫過程中的量子環波峰 半高寬(FWHM)變化圖。
77
第五章 結論
本論文主要是研究型態Ⅱ銻化鎵/砷化鎵量子環的材料特性及其 發光元件的應用。在第三章中，為了得到最佳的銻化鎵/砷化鎵量子 環成長環境，我們討論各成長參數對銻化鎵量子環成長的影響。隨著 銻/背景砷比例的下降，可發現銻化鎵量子點會逐漸轉換成銻化鎵量 子環，利用此性質我們可以控制我們想要的結構與表面形貌。當其表 面形貌從量子點轉換到量子環時，我們觀察到其光致發螢光強度會隨 之增強，這是因為電子電洞對波函數覆蓋提升與累積更多的電子環繞 著量子環所致。而當我們把成長後銻浸潤時間從 60 秒增至 120 秒時，
可發現量子環的縱深高度與內徑都會增加，這代表銻砷的置換反應不 只發生在縱向，也發生在側向。在得到最佳的銻化鎵量子環成長參數 後，我們製造出銻化鎵量子環發光元件，而它的電致發螢光波峰位置 和注入電流的立方根呈線性關係，這代表其複合發光機制確實來自型 態Ⅱ的銻化鎵/砷化鎵量子環結構。
在第四章中，我們驗證了耦合銻化鎵量子環會有量子環自對準生 長效應，而其常溫下的光致發光強度比標準型態量子環強約百倍，造 成此結果的原因是耦合量子環中的 5 nm 銻化鎵間隔層受到拉伸應
78
力的影響，進而使電子有更好的侷限環境。當我們把耦合量子環的砷 化鎵間隔層厚度降至 2 nm 時，其光致發光強度變得更強，甚至強過 型態Ⅰ的砷化銦量子點。而在變溫過程的光致發螢光量測中，耦合量 子環在升溫過程中的光致發光強度會衰減得比較慢。而耦合量子環 PL 半高寬先降後升的變化趨勢與兩者之間的差異，也在本文中有合 理的機制去解釋。這些結果顯示我們可透過型態Ⅱ異質結構中加強電 子侷限狀態，而使其複合發光強度增強並保持銻化鎵量子環的長時間 載子生命週期，而這些特點都代表型態Ⅱ銻化鎵耦合量子環應用在發 光元件上有很大的潛力。
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