本論文以液相磊晶法成長1.7微米之砷化銦鎵(InGaAs)晶膜於磷化銦基板
上,並攙入鉺(Er)雜質以研究其對材料特性之影響。進而成長多層晶膜以
研製 P-I-N 光檢測器。砷化銦鎵晶膜與磷化銦基板間在未攙雜質時可以
得到近乎完全的晶格匹配(lattice match),但加入鉺之後則呈現負的晶格
不匹配,且隨著鉺攙入濃度之增加而逐漸增加。所有攙有鉺雜質的三元磊
晶層皆呈現 n 型導電性,且其電子濃度低於未攙質時的二至三幕次大小。
這結果顯示了我們可以藉由鉺攙質的加入而輕易得到高純度的砷化銦鎵磊
晶層,免除傳統上的需要長時間且高溫下來烘烤熔液。由高阻抗的霍爾測
量可知當鉺攙質少於0.237重量百分比下,磊晶層的移動率(?可以明顯增
加,由光激光譜(photoluminescence)的研究,我們發現發光波長,半高寬,
光激光譜強度隨著鉺攙雜的多寡而有顯著的改變。在鉺攙質為0.174 重量
百分比時具有最窄的半高寬為3.4meV,當攙鉺量超過0.254wt%時,其光譜的
donor-acceptor pair(DAP)訊號會消失,變成單一訊號,當攙鉺量
為0.15-0.18wt%時,其光激光譜在~1.54熤左右出現一訊號,其強度隨發光
源功率之增加而加強,我們正在進一步查證其是否為鉺離子之自發光譜。
我們同時也研製了1.7熤鉺攙雜砷化銦鎵p-i-n 光檢測器,此元件的mesa面
積約0.00017cm,在反向偏壓-5伏特下,暗電流為64.64nA,電容為1.327 pF,
在波長為1.311潒下,其敏感度(responsivity)為 0.478A/W,量子效率(
quantum efficiency)為45 percent;在波長為 1.538熤下,其敏感度
為0.644A/W,量子效率為0.52 percent,另外也研製了1.7熤砷化銦鎵p-i-n
光檢測器以為參考樣本。