鍺量子點 1.3-1.5 微米發光波長之發光二極體
Ge Quantum-dot LED for 1.3-1.5µm Emission Wavelength
研究生 許誌雄 指導教授 管傑雄博士 台大電子所熱影像實驗室 http://cc.ee.ntu.edu.tw/~kuanlab/ 在本研究中，報告了室溫操作且發光波長在 1.3-1.5 微米之多層鍺量子點發光二極體。 本論文主要包含了兩個系列的實驗，一者在探討鍺量子點層數對多層鍺量子點發光二極體特性 的影響，另一個則在探討由熱所引起的材料混雜效應對於鍺量子點發光二極體特性的影響，特別 是在發光頻譜的變化，因為我們利用此一影響來微調鍺量子點發光二極體的發光波長。 藉由分析不同層數之鍺量子點發光二極體的實驗結果，我們歸納了層數對多層鍺量子點發光二 極體特性所造成的影響，當此一發光二極體的鍺量子點層數增加，量子效率、頻譜半寬隨之增加， 發光波長漸往短波長移動，發光頻譜中來自矽的發光之比例減少了。並且我們也提出一個可能的 機制，此機制以少量載子電子擴散長度的溫度變化為基礎，來解釋造成其中一些影響的原因，特 別是不同層數元件發光頻譜對溫度的變化。 從長晶後經過不同溫度熱退火的樣品所製作之發光二極體的實驗結果，顯示了藉由控制不同熱 退火溫度，長晶後熱退火的確是微調鍺量子點發光二極體發光波長的一個簡單方法。在我們的實 驗中，經由此方法，將原本極值在 1.4 微米(886meV)的發光頻譜，微調到 1.25 微米(992meV)， 微調的範圍約 150 奈米(106meV)。另一方面，這些結果也提供了一個預測製作奈米尺度之光電元 件熱製程溫度極限的基礎。 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 E L i n te n s it y ( A .U .) m) wavelength (u 50mA 100mA 150mA 200mA 250mA 2 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1 0.9 T=300K QD30n (30 Layers) energy (eV) 量子點發光二極體的穿透式電子顯微鏡圖像 三十層量子點發光二極體的室溫發光頻譜
