行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
新穎光電半導體材料、奈米微細結構及其元件構造之光學 特性研究(II)(III)(第 2 年)
研究成果報告(完整版)
計 畫 類 別 ： 個別型
計 畫 編 號 ： NSC 98-2221-E-011-015-MY2
執 行 期 間 ： 99 年 08 月 01 日至 101 年 01 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣科技大學電子工程系
計 畫 主 持 人 ： 黃鶯聲
計畫參與人員： 碩士班研究生-兼任助理人員：劉冠甫 碩士班研究生-兼任助理人員：林建豪 碩士班研究生-兼任助理人員：魏宇宣 博士班研究生-兼任助理人員：吳俊德 博士後研究：施爾傑
公 開 資 訊 ： 本計畫可公開查詢
中 華 民 國 101 年 02 月 17 日
中 文 摘 要 ： 本計畫使用各種非破壞性光學量測技術，包括非接觸式電場 調制反射光譜、光子調制反射光譜、壓電調制反射光譜、表 面光電壓、光激發螢光光譜以及拉曼散射。研究新穎半導體 材料如：Ge/SiGe 異質結構，GaAsPSb/GaAs 異質結構，
GaAsSbN，GaN，寬能隙 II-VI 族半導體（ZnMgSe, ZnCdSe, ZnBeCdSe, ZnBeMgSe），Cu2-II-IV-(SxSe1-x) 4 太陽能光 吸收層半導體材料，及其低維度奈米微細結構如量子井，量 子點等之光學特性。
比較各種不同調制方式的譜線，瞭解光學調制機制。配合理 論計算，探討半導體能帶或激發態之躍遷情形，以瞭解其異 質接面狀態及其奈米微細結構和合金成分；分析譜線的半高 寬度，以鑑定其界面品質，並探討其可能影響之因素。同時 研究其各躍遷訊號和電場隨溫度的變化情形，以充掌握各種 外加參數對元件品質及性能之影響,進而提昇元件的性能。並 將此等技術發展成為非接觸式非破壞性元件構造品質鑑定之 工具，使其成為篩選元件構造晶片之有利工具。
中文關鍵詞： 調制光譜，表面光電壓，光激發光譜，拉曼散射，矽鍺 IV 半 導體，寬能隙 II-VI 族半導體，含銻氮 III-V 族半導體，多 重量子井，非對稱多重量子井，應力補償型多重量子井。
英 文 摘 要 ： We have finished a comprehensive optical nondestructive characterization program of semiconductors, low dimensional semiconductor
nanostructure systems, and actual device structures:
including Ge/SiGe, GaAsPSb/GaAs, GaAsSbN/GaAs, GaN, II-VI wide bandgap semiconductors (ZnMgSe, ZnCdSe, ZnBeCdSe, ZnBeMgSe), Cu2-II-IV-S4(Se4), Quantum Well, Quantum Dots, by using various modulation techniques including contactless electroreflectance (CER), photoreflectance (PR), piezoreflectance (PzR), surface photovoltage spectroscopy (SPS),
photoluminescence (PL) and Raman scattering (RS) techniques.
The detailed study of the temperature evolution and electric field dependent of the optical transitions on bulk semiconductors, low dimensional nanostructure systems will be carried out. The sharp, derivative like features will be fitted and the origins of the various spectral features will be identified by comparison with the theoretical calculation. The optical properties of semiconductors study will be
carried out by nondestructive, contactless techniques such as CER, PR, PzR, SPS, PL and RS.
英文關鍵詞： mudulation spectroscopy, surface photovoltage spectroscopy, photoluminescence, Raman scattering, SiGe semiconductor, wide bandgap II-VI semiconductor, Sb/N containing III-V semiconductor, multiple
qquantum well, strain compensated multiple quantum well.
行政院國家科學委員會補助專題研究計畫 ▓成果報告 □ 期中進度報告
新穎光電半導體材料、奈米微細結構及其元件構造之光學特 性研究
計畫類別：
▓
個別型計畫 □整合型計畫 計畫編號：NSC 98-2221-M-011-015-MY2 執行期間：98 年 8 月 1 日至 101 年 1 月 31 日 執行機構及系所：國立台灣科技大學電子工程所計畫主持人：黃鶯聲 計畫參與人員：
國立台灣科技大學電子工程所博士後研究員 施爾傑
國立台灣科技大學電子工程所博士班研究生 吳俊德
國立台灣科技大學電子工程所碩士班研究生 劉冠甫、魏宇宣、林建豪
成果報告類型(依經費核定清單規定繳交)：□精簡報告 ■完整報告
本計畫除繳交成果報告外，另須繳交以下出國心得報告：
□赴國外出差或研習心得報告
□赴大陸地區出差或研習心得報告
□出席國際學術會議心得報告
□國際合作研究計畫國外研究報告
處理方式：除列管計畫及下列情形者外，得立即公開查詢
□涉及專利或其他智慧財產權，□一年□二年後可公開查詢 中 華 民 國 101 年 2 月 14 日
一、中文摘要
本計畫使用各種非破壞性光學量測技術，包括非接觸式電場調制反射光譜、光子調制反射 光譜、壓電調制反射光譜、表面光電壓、光激發螢光光譜以及拉曼散射。研究新穎半導體材料 如：Ge/SiGe 異質結構，GaAsPSb/GaAs 異質結構，GaAsSbN，GaN，寬能隙 II-VI 族半導體
（ZnMgSe, ZnCdSe, ZnBeCdSe, ZnBeMgSe），Cu2-II-IV-(SxSe1-x) 4 太陽能光吸收層半導體材 料，及其低維度奈米微細結構如量子井，量子點等之光學特性。
比較各種不同調制方式的譜線，瞭解光學調制機制。配合理論計算，探討半導體能帶或 激發態之躍遷情形，以瞭解其異質接面狀態及其奈米微細結構和合金成分；分析譜線的半高 寬度，以鑑定其界面品質，並探討其可能影響之因素。同時研究其各躍遷訊號和電場隨溫度 的變化情形，以充掌握各種外加參數對元件品質及性能之影響,進而提昇元件的性能。並將此 等技術發展成為非接觸式非破壞性元件構造品質鑑定之工具，使其成為篩選元件構造晶片之 有利工具。
關鍵詞：調制光譜，表面光電壓，光激發光譜，拉曼散射，矽鍺IV半導體，寬能隙II-VI族半 導體，含銻氮III-V族半導體，多重量子井，非對稱多重量子井，應力補償型多重量子井。
二、英文摘要
We have finished a comprehensive optical nondestructive characterization program of semiconductors, low dimensional semiconductor nanostructure systems, and actual device structures:
including Ge/SiGe, GaAsPSb/GaAs, GaAsSbN/GaAs, GaN, II-VI wide bandgap semiconductors (ZnMgSe, ZnCdSe, ZnBeCdSe, ZnBeMgSe), Cu2-II-IV-S4(Se4), Quantum Well, Quantum Dots, by using various modulation techniques including contactless electroreflectance (CER), photoreflectance (PR), piezoreflectance (PzR), surface photovoltage spectroscopy (SPS), photoluminescence (PL) and Raman scattering (RS) techniques.
The detailed study of the temperature evolution and electric field dependent of the optical transitions on bulk semiconductors, low dimensional nanostructure systems will be carried out. The sharp, derivative like features will be fitted and the origins of the various spectral features will be identified by comparison with the theoretical calculation. The optical properties of semiconductors study will be carried out by nondestructive, contactless techniques such as CER, PR, PzR, SPS, PL and RS.
三、前言與研究目的
近年來光電半導體材料、元件迅速發展，不同組成之材料/元件陸續被開發與測試，低維 度半導體奈米微細結構研究，也相繼受學界及產業界重視。國內產業界大量投資 MOCVD 及 MBE 設備從事 LED、雷射二極體、光檢測器等光電元件，HBT 及 HEMT 等高頻快速元件結構 之磊晶成長，也帶動多家廠商從事元件製造，串結為新興高科技產業之一。光電半導體材料系 統式樣多，結構複雜需凝聚各種背景研究人力及研究生投入研發工作。半導體材料、元件的光 學特性檢測，是在元件電特性量測之外，具實用價值之檢測技術。
本計畫探討多種半導體材料結構，其中應用在太陽能相關新穎半導體材料Cu2ZnSiS4以及
Cu2ZnSiSe4由本實驗室自行成長。InGaAs/GaAs, InAs/GaAs量子點、Ⅲ-Ⅴ族寬能隙Nitride系列 材料、含Sb系列之GaAsSb/GaAs第二型量子井結構樣品、GaAsSbN薄膜及量子井結構。長波長 及其氮化物材料系列和元件如高應力之InGaAs/GaAs量子井及含Sb及N之InGaAs(Sb)/GaAs, InGaAsN(Sb)/GaAs多重量子井以及GaAsSb/GaAs, GaAsP/GaAs, GaAsSb/GaAsP多重量子井結構 以及GaAsSb/GaAs/GaAsP應力補償型多重量子井量子井結構。含Be之II-VI族新穎材料及低維度 結構(如量子井，量子點)。
四、研究方法
調制光譜量測技術係將待測樣品的外在物理量（如溫度、壓力、電場或磁場）做微小的週 期性改變，或是不改變待測樣品之條件，僅將量測系統（如入射光波長）做微小的週期性變 化，因而得到微分形式的譜線。此具微分形式的特性，可抑除背景信號及雜訊，使許多難以分 辨的微細結構得以清晰分辨，能靈敏地檢測材料特性，如量子井束縛能階間的躍遷能量，合金 成份、材料均勻度、內建電場強度、界面品質、深階缺陷及其活化能等均可分析求得。調制光 譜 與 常 見 的 穿 透 （ 吸 收 ） 、 反 射 、 Photoluminescence （ PL ） 、 Photoluminescence excitation
（PLE）等量測技術是互補的，比較量測結果可增加對樣品特性的認識。因其譜線為微分形 式，訊息較傳統光譜清晰且豐富。分析調制光譜可靈敏檢測出臨界點（Critical Point）帶間躍 遷的位置，其準確度可達 1 meV。由調制光譜可得到的訊息和 PLE 相近。但 PLE 深受激發雷 射光源的限制，量測範圍有限。PL 譜線則在分析樣品所含雜質、缺陷有獨到之處，但難以觀 察異質結構或量子侷限效應造成較高能階的子帶間躍遷現象。而調制光譜可補其不足。壓電調 制光譜在分辨重電洞和輕電洞躍遷方面是相當便捷的方法，且可以避免產生在電場調制時，常 因法蘭茲-克第斯振盪（Frank-Keldysh oscillations（FKO））現象而使譜線難以分析的情形。
透過各種不同調制的方法，收集到豐富而完整的光學特性，可以對樣品的品質、結構有精確的 認識，有助於改良光電元件的設計及製造技術。
表 面 光 電 壓 光 譜 主 要 是 量 測 半 導 體 對 不 同 波 長 入 射 光 的 光 伏 打 效 應 （ photovoltaic response）。在 50 年代已被證實為具非接觸式的量測技術，相繼的在 70 及 80 年代有 Shapira 及 Luth 等研究團隊投入對表面光電壓量測技術的研究，成功的廣泛應用於半導體界 面、異質結構及元件結構，包括：塊材、薄膜、異質結構半導體（heterojunction）、量子井 結構、量子井雷射等相關光學特性的檢測，PLE 量測光譜可得到量測樣品的躍遷訊號，將上 述量測技術與調制光譜相互比較，得以更有效研究半導體細微結構及元件結構之特性。
五、研究計畫相關成果與發表論文：
相關成果:
Ⅰ.新穎半導體材料及低維度結構 ( i ). IV 族 Ge/SiGe 量子井結構
IV 族以矽基板之材料系統因近來磊晶成長技術大幅成長，使矽直階能隙的發光效率得以 大幅提升，可應用在通訊波段之光調變器相關應用上，且可與矽基板做垂直整合。此系列樣 品 與 義 大 利 Polo di Como 學 院 的 Chrastina 博 士 合 作 ， 有 系 統 研 究 成 長 於 矽 基 板 之 Ge/SiGe(Ge-rich)量子井結構(結構示意如圖 1)，其為 50 週期之量子井結構，此系列樣品之 光學量測結果如圖 2 至圖 3 所示。
圖 1、Ge/SiGe 量子井結構示意圖
(ii). II-VI 族系列材料
II-VI 族半導體材料為最先被用來製作成藍光二極體的材料，而其主要困難在於高品質磊 晶成長是十分不容易的，而且異質接面上的缺陷及元件與基板界面缺陷也是影響藍光二極體 品質的主因之一，此系列樣品與 Tamargo 教授研究室合作，有系統研究此系列樣品能隙與溫 度之間的關係，同時研究 II-VI 族材料 ZnTe/ZnSe 量子點、CdSe/ZnCdMgSe 量子井及其製成 之元件特性，樣品結構圖如圖 4 及圖 5 所示。
圖 4、ZnTe/ZnSe 量子點結構圖
Substrate (InP) Buffer layer (InGaAs: unknown)
Buffer layer (ZnCdSe: 10nm) Subsequent layer (ZnCdSe: 60nm)
QD. (CdSe/ZnCdMgSe: 50 pairs)
Capped layer (ZnCdSe: 25 nm)
High Angle Annular Dark Field (HAADF) image (I)
圖 5、CdSe/ZnCdMgSe 量子井剖面 TEM 圖 圖 2、Ge/SiGe 量子井結構室溫與低溫 PzR 譜
線
0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10
0 100 200 300
180K 300K
Intensity (a. u.)
Photon Energy (eV)
圖 3、Ge/SiGe 量子井結構溫度變化 PL 譜線
(iii). III-V 族含 N 及 Sb 長波長發光材料系列
III-V-N 半 導 體 化 合 物 系 列 加 入 少 量 銻 （ Sb ） 之 後 ， 可 使 能 隙 產 生 大 量 紅 位 移 （ red shift）。InGaAsN 量子井系列樣品極有潛力可用於長波長發光元件應用於光纖通訊上，因其能 隙小，做為異質接面電晶體的基極可降低其導通電壓，達到節省能源的目地。此外含銻的 III- V 族材料近年來也有許多研究致力探討其物理特性，最近許多研究團隊更將 III-V 化合物半導 體同時加入銻及氮兩種化合物，此類材料具有極大的潛力應用於長波長通訊系統。有系統地探 討 利 用 MOVPE 所 成 長 高 應 力 （ highly strained ） 之 InGaAs/GaAs 、 InGaAs(Sb)/GaAs 、 InGaAsN(Sb)量子井結構。圖 6 為量測結果。
圖6、不同Sb含量之GaAsSbN(N=3%)薄膜PR譜線
(iv). 含銻及氮 III-V 族量子井結構
在 1.3 及 1.5 μm 波長光纖傳輸光源上，目前砷化鎵已具有相當成熟的製程技術及其較低 廉的成本，如氮砷化鎵銦（InGaAsN）量子井，砷化銦/砷化銦鎵（InAs/InGaAs）量子點
（quantum dots）及銻砷化鎵/砷化鎵（GaAsSb/GaAs）量子井的主動層結構皆具有將雷射放光 推向 1.3 μm 波段的潛力。其中，對於銻砷化鎵/砷化鎵量子井結構能帶排列為第一型（type- I）或第二型（type-II）則尚未有定論，若為 type-I 的結構下，電子將只被限制在同一層的量子 井結構中，若為 type-II 排列，則可經由不同磊晶層中電子電洞復合，其所放出的光波的能量
可小於銻砷化鎵的能隙值，針對不同基板傾斜角度之 GaAs1-xSbx量子井結構樣品以及相異銻成
分之 GaAs1-xSbx量子井樣品結構，探討其光學特性，其量測結果如圖 7 至圖 12 所示。除上述 樣 品 外 ， GaAsSb/GaAs ， GaAsP/GaAs ， GaAsSb/GaAsP 多 重 量 子 井 結 構 以 及 GaAsSb/GaAs/GaAsP 應力補償型多重量子井其相關光學特性，圖 13 至圖 14 為量測結果。利用 光子調制反射光譜譜線及變功率之光激發螢光的藍移量，來判別量子井型態，得知銻砷化鎵/
砷化鎵之量子井型態決定於其銻含量，另外在第一型量子井結構中，利用調制光譜來探討更多 能帶間的躍遷訊號，並經由各種調制機制之光譜結果相互比對分析了解其背後之物理意義。
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1
GaAsSbN AS Sb=3.8%
GaAsSbN AS Sb=6.6%
GaAsSbN AS Sb=7.6%
R/R
Photon Energy (eV)
x0.5
x0.5
GaAsSbN AS Sb=9.2%
0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
T=300 K
R/R
Photon Energy (eV)
X=0.23 X=0.26 X=0.32 X=0.365 GaAs1-xSbx/GaAs MQW
0.94 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 1.06
6.12 W/cm2 3.35 W/cm2 1.77 W/cm2 1.75 W/cm2 0.49 W/cm2 0.26 W/cm2 0.11 W/cm2
T=15 K
PL Intensity (a.u.)
Photon Energy (eV)
GaAs0.635Sb0.365x/GaAs Power dependent PL
圖 7、不同 Sb 含量之 GaAs1-
xSbx/GaAs 量子井結構 PR 譜線
圖 8、GaAs0.635Sb0.365/GaAs 量子井 結構 PDPL 譜線
0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0.980
0.985 0.990 0.995 1.000 1.005 1.010
Peak Emission Energy (eV)
(Excitation Power Density)1/3(Wcm-2)1/3
T=15 K GaAs0.635Sb
0.365/GaAs
Power dependent PL
圖 9、GaAs0.635Sb0.365/GaAs 量子井結構 PL 訊號對不同激發強度的三分之一次方作圖
0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
Expt.
Fit GaAs0.635Sb0.365/GaAs MQW
Photon Energy (eV)
PL DSPV
1lh-cb 1hh-cb
1hh-1e
圖 10、GaAs0.635Sb0.365/GaAs 量子 井結構 DSPV 與 PL 譜線
0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3
747-15 747-6 747-2 747-0
T=300 K
R/R
Photon Energy (eV) GaAs1-xSbx/GaAs MQW
圖 11、不同基板傾斜角度之 GaAs1-xSbx / GaAs 量子井結構 PR 譜線
0.9 1.0 1.1 1.2
CB
VB GaAsSb
GaAs GaAs
PL DSPV
Intensity (a. u.)
Photon Energy (eV)
GaAs1-xSb
x/GaAs MQWs
PR
圖 12、GaAs1-xSbx/GaAs 量子井結 構 PR、DSPV 以及 PL 譜線
( v). GaN 寬能隙材料
III-V 族半導體材料目前已被廣泛用於藍光雷射二極體製作材料。近來為了改善該系列材 料的電特性，摻鐵(GaN:Fe)之氮化鎵也吸引廣泛研究。含 Fe:GaN 之低溫 PL 量測初步結果如 圖 15 所示。
圖15、Fe:GaN薄膜低溫PL量測譜線
Ⅱ.研究 II-VI 族量子串接雷射元件構造
近年來，應用於中紅外線區域的紅外線量子串接雷射（Quantum cascade lasers, QCLs）
引起許多研究團體極大的興趣，是因為它能應用於紅外線成像及外太空遠程通訊。傳統 III-VI 族 半 導 體 材 料 紅 外 線 量 子 串 接 雷 射 在 3-4 m 波 段 卻 無 法 擁 有 良 好 的 效 能 ， 這 是 因 為 InGaAs/InAlAs 與 InP 晶格匹配時導電帶能係補償差（conduction band offset, CBO）為 0.52 eV，此時放射波段被限制在 4.3 m（當考慮應力效果進去為 3.8 μm）。因此為了涵蓋 3-5 μm 大氣範圍，必須使用具有較大的導電帶能係補償差之材料系統。利用 II-VI 材料 ZnxCdySe /
0.9 1.0 1.1 1.2
GaAs1-xSbx/GaAs/GaAsP MQWs
CB
VB GaAs GaAs
GaAsSb
GaAsP GaAsP
11H E1
HH1
Intensity (a. u.)
Photon Energy (eV)
11H 11L 22H 22L
PL DSPV
PR
圖 13、GaAs1-xSbx/GaAs/GaAsP 應 力補償型量子井結構 PR、DSPV 以 及 PL 譜線
GaAs1-xSbx/GaAs MQWs
(b) 20 K
20 K
PL Intensity (a. u.)
1.10 1.05 1.00
(a)
GaAs1-xSbx/GaAs/GaAsP MQWs
Photon energy (eV)
1.10 1.15 1.05
圖 14、GaAs1-xSbx/GaAs 量子井以 及 GaAs1-xSbx/GaAs/GaAsP 應力補 償型量子井結構 PDPL 譜線
Znx’Cdy’Mg1-x’-y’Se / InP 製作非對稱多重量子井串接結構，其擁有比 InGaAs/AlAsSb 更良好的 導電帶能係補償差，最高可達到 1.12 eV；且其成份經由適當的調配後可與 InP 基板晶格匹 配，製造出高效能的紅外線量子串接雷射。其樣品結構圖如圖 16 所示，其研究成果如圖 17 至圖 20 所示。
圖16、非對稱耦合多重量子井結構示意圖
1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2
E3H3
Expt.
Fit
E4H2 E2L2
E2H2 E1H1
E0+ (ZnCdSe)
E0(ZnCdSe)
PL PR
Photon Energy (eV)
PL Intensity (arb. units)
R/R (arb. units)
圖 17、非對稱耦合多重量子井室溫 PR 譜線圖
圖 18、非對稱耦合多重量子井 300 K 與 15 K CER 與光激發螢光譜線 圖
1.8 2.0 2.2 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2
PL Intensity (arb. units)
R/R (arb. units)
Photon Energy (eV)
E0(ZnCdSe)
(b)
BC DEF G PL
CER 15 K
X5
A A
F E D
E0(ZnCdSe) C
Expt.
Fit to Eq. (1)
PL CER 300 K
B
(a)
InGaAs 250 nm .. .
ZnCdMgSe 11 nm nCl = 4x1018cm-3 3.4 nm
InP (SI-Substrate) ZnCdSe buffer 9 nm
ZnCdMgSe 0.6 nm nCl = 4x1018cm-3 3 nm ZnCdMgSe 11 nm Cap : ZnCdSe 29.1 nm
X30 ACQW
Well:
Zn0.48Cd0.52Se Barrier : Zn0.24Cd0.18Mg0.58Se
圖 20、非對稱耦合多重量子井變溫 CER 譜線圖
發表論文:
1. H. P. Hsu, P. H. Wu, Y. S. Huang, D. Chrastina, G. Isella, H. von Känel, and K. K. Tiong,
“Photoreflectance study of direct-gap interband transitions in Ge/SiGe multiple quantum wells with Ge-rich barriers”, Appl. Phys. Lett., Vol. 100, no. 4, 041905 (4pp) (2012/1).
2. Levcenco, S., D. O. Dumcenco, Y. P. Wang, J. D. Wu, Y. S. Huang, E. Arushanov, V. Tezlevan, and K. K. Tiong, “Photoluminescence and Raman scattering study of Cu2ZnSiQ4 (Q=S, Se) single crystals”, Opt. Mater., accepted for publication (2012).
http://dx.doi.org/10.1016/j.optmat.2012.01.004.
3. Dumcenco, D., J. D. Wu, Y. S. Huang, H. P. Hsu, F. Firszt, and K. K. Tiong, “Raman scattering characterization of Zn1-x-yMgyBexSe mixed crystals”, Phys. Stat. Sol. (c), accepted for publication (2012).
4. Dumcenco, D., S. Levcenco, Y. S. Huang, H. P. Hsu, F. Firszt, and K. K. Tiong, “Optical characterization of Zn0.35Cd0.44Mg0.21Se crystalline alloy by polarization-dependent contactless electroreflectance measurements”, Phys. Stat. Sol. (c), accepted for publication (2012).
2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5
Photon Energy (eV)
150 K 100 K 77 K 50 K 30 K
PL Intensity (arb. units) ACQW PL (a)
10 K
Expt.
Gaussian Fit
150 K
(b)
ACQW PL
Photon Energy (eV)
180 K 200 K 250 K 275 K 300 K
圖 19、非對稱耦合多重量子井變溫光激發螢光譜線圖
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8
X 10 X 10 X 5 X 5
F G E D C B
300 K 225 K 150 K 77 K Expt.
Fit to Eq. (1)
CER
Photon Energy (eV)
R/R (arb. units)
15 K
A
X 5
5. P. H. Wu, Y. S. Huang, H. P. Hsu, D. Chrastina, G. Isella, H. von Känel, and K. K. Tiong,
“Temperature dependence of the direct interband transitions of a Ge/SiGe multiple-quantum-well structure with Ge-rich barriers”, Phys. Rev. B, 85, 035303 (2012).
6. J. D. Wu, Y. J. Lin, Y. S. Huang, Y. R. Lin and H. H. Lin, “Optical characterization of GaAs0.7Sb0.3/GaAs type-II quantum well with an adjacent InAs quantum-dot layer composite structure”, AIP Conference Proceedings, Vol.1399, pp.583-584 (2011/12).
http://dx.doi.org/10.1063/1.3666514.
7. C. T. Huang, J. D. Wu, Y. S. Huang, C. T. Wan, Y. K. Su and K. K. Tiong, “Optical characterization of pseudomorphic GaAsSb/GaAs-based quantum well structures grown by metal organic chemical vapor deposition”, AIP Conference Proceedings, Vol.1399, pp.565-566 (2011/12). http://dx.doi.org/10.1063/1.3666505
8. Levcenco, S., D. Dumcenco, Y. S. Huang, K. K. Tiong, and C. H. Du, “Anisotropic optical properties study of wurtzite-stannite Cu2ZnGeS4 single crystals”, Opt. Mater., Vol. 34, no. 1, pp.
183-188 (2011/11).
9. Dumcenco, D. O., S. Levcenco, Y. S. Huang, C. L. Reynolds Jr., J. G. Reynolds, K. K. Tiong, T.
Paskova, and K. R. Evans, “Characterization of freestanding semi-insulating Fe-doped GaN by photoluminescence and electromodulation spectroscopy” J. Appl. Phys., Vol. 109, no. 12, 123508 (6pp) (2011/6).
10. Levcenco, S., D. Dumcenco, Y. S. Huang, E. Arushanov, V. Tezlevan, K. K. Tiong, C. H. Du,
“Polarization-dependent electrolyte electroreflectance study of Cu2ZnSiS4 and Cu2ZnSiSe4 single crystals”, J. Alloys Compd., Vol. 509, no. 25, pp. 7105-7108 (2011/6).
11. Huang, T. P., D. Y. Lin, Y. C. Kao, J. D. Wu, and Y. S. Huang, “Polarized thermoreflectance and reflectance study of ReS2 and ReS2:Au single crystals”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 50, no. 4, 04DH17 (6pp) (2011/4).
12. D. O. Dumcenco, Y. S. Huang, Y. P. Wang, C. H. Ho, and K. K. Tiong, “Piezoreflectance and Raman characterization of the Mo1−xWxS2 mixed layered crystals”, Solid State Phenomena, Vol.
170, pp. 55-59 (2011/4).
13. Levcenco, S., D. Dumcenco, Y. S. Huang, E. Arushanov, V. Tezlevan, K. K. Tiong, C. H. Du,
“Absorption-edge anisotropy of Cu2ZnSiQ4 (Q=S, Se) quaternary compound semiconductors”, J.
Alloys Compd., Vol. 509, no. 15, pp. 4924-4928 (2011/4).
14. Wu, J. D., Y. S. Huang, D. Y. Lin,W. O. Charles,A. Shen, M. C. Tamargo, and K. K. Tiong,
“Temperature dependent photoluminescence and contactless electroreflectance characterization of a ZnxCd1-xSe/Znx′Cdy′Mg1-x′-y′Se asymmetric coupled quantum well structure”, J. Alloys Compd., Vol. 509, no. 9, pp. 3751-3755 (2011/3).
15. Dumcenco, D. O., Y. C. Su, Y. P. Wang, K. Y. Chen, Y. S. Huang, C. H. Ho, and K. K. Tiong,
“Polarization dependent Raman active modes study of the Mo1-xWxS2 mixed layered crystals”, Chin. J. Phys., Vol. 49, no. 1, pp. 270-277 (2011/2).
16. Dumcenco, D. O., S. V. Levcenco, Y. S. Huang, F. Firszt, H. P. Hsu, and K. K. Tiong,
“Photoluminescence, modulation spectroscopy and surface photovoltage characterization of quaternary Zn1-x-yCdxMgySe compounds” Moldavian Journal of the Physical Sciences, Vol. 10, no.
1, pp. 44-52 (2011/1).
17. Wu, J. D., Y. S. Huang, B. S. Li, A. Shen, M. C. Tamargo, and K. K. Tiong, “Photoluminescence and photoreflectance characterization of ZnxCd1-xSe/MgSe multiple quantum wells” , J. Appl.
Phys., Vol. 108, no. 12, 123105 (5pp) (2010/12).
18. Chan, C. H., J. D. Wu, Y. S. Huang, H. P Hsu, K. K. Tiong, and Y. K. Su, “Photoluminescence and surface photovoltage spectroscopy characterization of highly strained InGaAs/GaAs quantum well structures grown by metal organic vapor phase epitaxy”, Mater. Chem. Phys., Vol. 124, no.
2-3, pp. 1126-1133 (2010/12).
19. Hsu, H. P., J. K. Huang, Y. S. Huang, Y. T. Lin, H. H. Lin, and K. K. Tiong, “Optical study of GaAs1-xSbx layers grown on GaAs substrates by gas-source molecular beam epitaxy”, Mater.
Chem. Phys., Vol. 124, no. 1, pp. 558-562 (2010/11).
20. Levcenco, S., D. Dumcenco, Y. S. Huang, E. Arushanov, V. Tezlavan, K. K. Tiong, and C. H. Du,
“Near-band-edge anisotropic optical transitions in wide band gap semiconductor Cu2ZnSiS4”, J.
Appl. Phys., Vol. 108, no. 7, 073508 (5pp) (2010/10).
21. Wang, Y. P., C. H. Ho, and Y. S. Huang,“The study of surface photoconductive response in indium sulfide crystals”, J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 43, no. 41, 415301(5pp) (2010/10).
22. Dumcenco, D. O., Y. S. Huang, H. P. Hsu, K. K. Tiong, F. Firszt, K. Strzałkowski, S. Łęgowski, H. Męczyńska, “Temperature dependence of energies and broadening parameters of near band- edge interband excitonic transitions in wurtzite ZnCdMgSe”, J. Appl. Phys., Vol. 108, no. 5, 053502 (7pp) (2010/9).
23. Dumcenco, D. O., K. Y. Chen, Y. P. Wang, Y. S. Huang, and K. K. Tiong, “Raman study of the Mo1−xWxS2 mixed layered crystals”, J. Alloys Compd., Vol. 506, no. 2, pp. 940-943 (2010/9).
24. Levcenco, S., D. Dumcenco, Y. S. Huang, E. Arushanov, V. Tezlavan, K. K. Tiong, and C. H. Du,
“Temperature dependent study of the band-edge excitonic transitions of Cu2ZnSiS4 single crystals by polarization dependent piezoreflectance”, J. Alloys Compd., Vol. 506, no. 1, pp. 46-50 (2010/9).
25. Wu, J. D., C. T. Huang, Y. S. Huang, W. O. Charles, A. Shen, Q. Zhang and M. C. Tamargo,
“Optical characterization of intersubband transitions in ZnCdSe-ZnCdMgSe asymmetric coupled quantum well structures by contactless electroreflectance”, Phys. Stat. Sol. (c), Vol. 7, pp. 1530- 1532 (2010/6).
26. Dumcenco, D. O., C. T. Huang, Y. S. Huang, F. Firszt, S. Łęgowski, H. Męczyńska, J.
Zakrzewski, and K. K. Tiong, “Characterization of ZnBeMnSe mixed crystals by photoluminescence and contactless electroreflectance”, Phys. Stat. Sol. (c), Vol. 7, pp. 1460-1462 (2010/6).
27. Dumcenco, D. O., Y. M. Chen, Y. S. Huang, F. Firszt, H. Męczyńska, A. Marasek, and K. K.
Tiong, “Contactless electroreflectance and photoluminescence characterization of Zn0.68Be0.06Mg0.26Se crystalline alloys”, J. Alloys Compd., Vol. 491, no. 1-2, pp. 472-476 (2010/2).
28. Dumcenco, D. O., Y. M. Chen, Y. S. Huang, and C. H. Ho, “Optical properties of rhenium diselenide single crystals doped with transition metals”, Moldavian Journal of the Physical Sciences, Vol. 8, no.3-4, pp. 271-276 (2009/11).
29. Dumcenco, D. O., Y. S. Huang, F. Firszt, S. Łęgowski, H. Męczyńska, and K. K. Tiong, “Optical charactereization of quarternary Zn1-x-yBexMgySe mixed crystals”, Moldavian Journal of the Physical Sciences, Vol. 8, no.3-4, pp. 277-282 (2009/11).
30. Wu, J. D., C. T. Huang, Y. S. Huang, W. O. Charles, A. Shen, and M. C. Tamargo, “Study of intersubband transitions of a ZnxCd1-xSe/Znx′Cdy′Mg1-x′-y′Se asymmetric coupled quantum well structure for quantum cascade laser applications by photoreflectance and Fourier transform infrared spectroscopy”, Appl. Phys. Lett., Vol. 95, no. 19, 191905 (3pp) (2009/11).
31. Wu, J. D., J. W. Lin,Y. S. Huang, W. O. Charles,A. Shen, Q. Zhang, and M. C. Tamargo,
“Characterization of a ZnxCd1-xSe/Znx’Cdy’Mg1-x’-y’Se multiple quantum well structure for midinfrared device applications by contactless electroreflectance and Fourier transform infrared spectroscopy”, J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 42, no. 16, 165102 (4pp) (2009/8).
一、 計畫成果自評
在此兩年中，除實驗室本身發表上述研究成果之外也與其它研究團對合作，總共發表與計 劃相關 SCI 論文 31 篇，成果豐碩。
國科會補助計畫衍生研發成果推廣資料表
日期:2012/02/15
國科會補助計畫
計畫名稱: 新穎光電半導體材料、奈米微細結構及其元件構造之光學特性研究(II)(III) 計畫主持人: 黃鶯聲
計畫編號: 98-2221-E-011-015-MY2 學門領域: 光電子材料元件與模組
無研發成果推廣資料
98 年度專題研究計畫研究成果彙整表
計畫主持人：黃鶯聲 計畫編號：98-2221-E-011-015-MY2
計畫名稱：新穎光電半導體材料、奈米微細結構及其元件構造之光學特性研究(II)(III) 量化
成果項目 實際已達成
數（被接受 或已發表）
預期總達成 數(含實際已
達成數)
本計畫實 際貢獻百
分比
單位
備 註 （ 質 化 說 明：如 數 個 計 畫 共 同 成 果、成 果 列 為 該 期 刊 之 封 面 故 事 ...
等）
期刊論文 0 0 100%
研究報告/技術報告 0 0 100%
研討會論文 8 8 100%
論文著作 篇
專書 0 0 100%
申請中件數 0 0 100%
專利 已獲得件數 0 0 100% 件
件數 0 0 100% 件
技術移轉
權利金 0 0 100% 千元
碩士生 6 6 100%
博士生 2 2 100%
博士後研究員 0 0 100%
國內
參與計畫人力
（本國籍）
專任助理 0 0 100%
人次
期刊論文 31 31 100%
研究報告/技術報告 0 0 100%
研討會論文 14 14 100%
論文著作 篇
專書 0 0 100% 章/本
申請中件數 0 0 100%
專利 已獲得件數 0 0 100% 件
件數 0 0 100% 件
技術移轉
權利金 0 0 100% 千元
碩士生 0 0 100%
博士生 0 0 100%
博士後研究員 1 1 100%
國外
參與計畫人力
（外國籍）
專任助理 0 0 100%
人次
其他成果
(無法以量化表達之成
果如辦理學術活動、獲 得獎項、重要國際合 作、研究成果國際影響 力及其他協助產業技 術發展之具體效益事 項等，請以文字敘述填 列。)
協助辦理 IEDMS2011 學術研討會,參與 2011 International Electron Devices and Materials Symposium (November 17~18, 2011) 及 MBE Taiwan 2010 conference, Taipei, Taiwan (May 24~25, 2010) 研 討 會 之 Conference Committee.
成果項目 量化 名稱或內容性質簡述
測驗工具(含質性與量性) 0
課程/模組 0
電腦及網路系統或工具 0
教材 0
舉辦之活動/競賽 0
研討會/工作坊 0
電子報、網站 0
科 教 處 計 畫 加 填 項
目 計畫成果推廣之參與（閱聽）人數 0
國科會補助專題研究計畫成果報告自評表
請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況、研究成果之學術或應用價 值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）、是否適 合在學術期刊發表或申請專利、主要發現或其他有關價值等，作一綜合評估。
1. 請就研究內容與原計畫相符程度、達成預期目標情況作一綜合評估
■達成目標
□未達成目標（請說明，以 100 字為限）
□實驗失敗
□因故實驗中斷
□其他原因 說明：
2. 研究成果在學術期刊發表或申請專利等情形：
論文：■已發表 □未發表之文稿 □撰寫中 □無 專利：□已獲得 □申請中 ■無
技轉：□已技轉 □洽談中 ■無 其他：（以 100 字為限）
3. 請依學術成就、技術創新、社會影響等方面，評估研究成果之學術或應用價 值（簡要敘述成果所代表之意義、價值、影響或進一步發展之可能性）（以 500 字為限）
在此兩年中，除實驗室本身發表上述研究成果之外也與其它研究團對合作，總共發表相關 SCI 論文 31 篇，成果豐碩。
