臺灣博碩士論文加值系統

本論文研究三類半導體材料之發光機制，第一部分為矽奈米晶體之光學特性研究、第二部份為氧化鋅薄膜之光學特性研究、第三部份為硒化銦薄膜之光學特性研究。

Ⅰ.矽奈米晶體之光學特性研究：
利用了變溫光激螢光方法探討經硫化處理後及未經硫化處理之矽奈米晶體的發光機制與製備條件的關係。由光激螢光光譜中發光能隙發現出發光機制與矽奈米晶體大小無關，而且，光激螢光光譜圖積分強度隨溫度變化行為可以由一個同時考慮熱活化輻射過程和Berthelot 型式非輻射過程的模型所描述，因此，其光激螢光可能與矽奈米晶體與氧化矽（SiOX）之間的介面態有關。再由硫化處理的結果，更進ㄧ步支持矽奈米晶體的發光來源為矽奈米晶體與氧化矽之間的介面態。而偏振光激螢光方法發現出矽奈米晶體的發光機制來自介面態所致時具有異向性質，這個發現值得後續深入研究探討。

Ⅱ.硫化處理對氧化鋅薄薄膜之光學性質影響研究：
利用不同退火溫度及硫化銨（(NH4)2SX）溶液進行氧化鋅薄膜表面處理，研究對其發光特性之影響。由光激螢光譜分析得知，在空氣 700 ℃下熱退火之樣品其綠光發光特性增加，其綠光發光與薄膜內部的氧空缺有關；再由掃描式凱文探針顯微鏡表面電位的量測結果，可知樣品內電子濃度之大小。氧化鋅經最佳硫化處理後可恢復原成長的光學性質，而近能帶邊緣發光也因表面電位越小而氧空缺的減少，使得回到價帶產生放光的機率增大，以致於光激螢光強度變大。

Ⅲ.硒化銦薄膜之光學特性研究：
我們利用MOCVD系統以硒化氫（H2Se）及三甲基銦（TMIn）為成長前驅物於矽（1 1 1）基板上成長出了γ- In2Se3薄膜。由掃描式電子顯微鏡分析發現γ- In2Se3薄膜之表面形貌不僅沒有孔洞而且均質的層狀結構，從X-射線繞射圖結果得知可利用控制成長溫度的條件，來成長出具有高品質之單相的γ- In2Se3薄膜。由低溫光激螢光譜結果得知γ- In2Se3薄膜在10K的能隙為2.140 eV，其室溫能隙的估計值為1.9 eV。

目錄
中文摘要--------------------------------------------------Ⅰ
英文摘要--------------------------------------------------Ⅲ
致謝------------------------------------------------------Ⅴ
目錄------------------------------------------------------Ⅵ
圖目錄----------------------------------------------------Ⅸ
表目錄----------------------------------------------------XV
第一章 序論---------------------------------------------1
第二章 實驗原理（製程與量測系統） ----------------------4
2-1 金屬有機化學氣相沉積系統（Metal organic Chemical Vapor
Deposition，CVD） ------------------------------------4
2-2 快速熱退火處理系統（Rapid thermal annealing，RTA）----7
2-3 光激螢光量測系統（photoluminescence，PL）-------------9
2-4 X-射線繞射量測系統（X-ray Diffraction，XRD）---------14
2-5 掃描式電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope，SEM）
-----------------------------------------------------17
2-6 掃描式凱文探針顯微鏡（Scanning Kelvin Probe Microscopy，SKPM）----------------------------------------19
2-7 參考文獻---------------------------------------------21
第三章 矽奈米晶體之光學特性研究---------------------------22
3-1 前言-------------------------------------------------22
3-2 奈米結構材料之發光原理-------------------------------24
3-3 奈米結構性材料之發光機制-----------------------------26
3-3-1 量子尺寸效應（quantum size effect）-----------------26
3-3-2 表面能態效應（surface state effect）----------------27
3-4 實驗研究之動機與目的---------------------------------29
3-5 矽奈米晶體之製備-------------------------------------30
3-6 結果與討論-------------------------------------------32
3-6-1 X-射線繞射圖分析-----------------------------------32
3-6-2 光激螢光譜圖分析-----------------------------------34
3-7 結論-------------------------------------------------46
3-8 參考文獻---------------------------------------------47
第四章 氧化鋅薄膜之光學特性研究---------------------------50
4-1 前言-------------------------------------------------50
4-1-1 氧化鋅的製備方法------------------------------------51
4-1-2 氧化鋅材料的應用------------------------------------53
4-2 氧化鋅薄膜之發光機制---------------------------------55
4-3 實驗研究之動機與目的---------------------------------61
4-4 氧化鋅薄膜之製備-------------------------------------62
4-5 結果與討論-------------------------------------------64
4-5-1 掃描式電子顯微鏡分析--------------------------------64
4-5-2 X-射線繞射圖分析-----------------------------------66
4-5-3 光激螢光譜圖分析------------------------------------67
4-5-4 掃描式凱文探針顯微鏡分析----------------------------73
4-6 結論-------------------------------------------------75
4-7 參考文獻---------------------------------------------77
第五章 硒化銦薄膜之光學特性研究---------------------------80
5-1 前言-------------------------------------------------80
5-2 實驗研究之動機與目的---------------------------------81
5-3 硒化銦薄膜之製備-------------------------------------83
5-4 結果與討論-------------------------------------------84
5-4-1 X-射線繞射圖分析-----------------------------------84
5-4-2 掃描式電子顯微鏡分析--------------------------------86
5-4-3 光激螢光譜圖分析------------------------------------88
5-5 結論-------------------------------------------------92
5-6 參考文獻---------------------------------------------92
第六章 總論----------------------------------------------94

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