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研究生:鄭一民
研究生(外文):I-Ming Cheng
論文名稱:磷砷化銦鎵化合物半導體之光學特性研究
論文名稱(外文):Optical studies in InGaAsP alloy semiconductors
指導教授:沈志霖
指導教授(外文):J. L. Shen
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:應用物理研究所
學門:自然科學學門
學類:物理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:磷砷化銦鎵稀土元素持續光電導液相磊晶
外文關鍵詞:PPCInGaAsPRare-earthLPE
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中文摘要

摻雜稀土族元素(RE)於Ⅲ-Ⅴ化合物半導體的研究,在提升光電元件特性上扮演著很重要的角色。此乃因為稀土族元素有吸附雜質以降低背景濃度之特性並可發出不受晶體本身影響相當穩定的特性光,以上兩點將有利研製更好的光電元件。
本論文針對摻雜三種不同稀土族元素鈥(Ho)、釹(Nd)、鐿(Yb)的磷化砷銦鎵化合物半導體,以光激螢光光譜、電場調制反射光譜、拉曼散射實驗及持續光電導四種不同光學性質的量測來觀察其變化。在光激螢光光譜中,可以明顯看出摻雜稀土族元素對於磊晶品質的提升。電場調制反射光譜所量測的結果與光激螢光光譜相同,可互相應證。在拉曼散射實驗中,可發現聲子能量與合金無序排列不會因摻雜稀土族元素而產生太大的變化。此外,我們利用持續光電導求出未摻雜樣品的DX-centers電子捕捉能量,與摻雜稀土族元素後所產生的差異。


ABSTRACT

The rare-earth (RE)-doped InGaAsP epitaxial layers, lattice-matched to InP, were prepared by the liquid phase epitaxy system. The RE elements have two important features that improve the devices. One is the chemical ability of the RE elements as the gettering agently to efficient reduce the donor impurities in Ⅲ-Ⅴsemiconductors. Another aspect is that the RE elements incorporated in semiconductors can exhibit a sharp, temperature-stable intra-4f-shell luminescence.
In this work, we investigate the influence of the rare-earth elements(Ho,Nd,Yb) doped into InGaAsP layer by the photoluminescence(PL), the contactless electron-reflectance modulation spectroscopy (CER), the persistent photoconductivity(PPC) and the Raman scattering measurements.
The full width at half maximum (FWHM) of the photoluminescence spectrum of Ho-doped InGaAsP layer exhibits narrower than that of the undoped layer. The same behavior was obtained form CER spectrum. Form the results of PL and CER, the rare earth elements can be used as the impurity gettering agent to reduce the defects of InGaAsP epitaxial layers. On the other hand, the Raman scattering measurement shows that the alloy disorder has not changed by the doping of the rare-earth (RE) elements. In addition, by PPC
measurements, we can obtain the electron capture energy of the defects-centers of the undoped epitaxial layers, and the change of that of the RE-doped epitaxial layers.


目錄

中文摘要Ⅰ
ABSTRACTⅡ
誌謝Ⅲ
目錄Ⅳ
圖目錄Ⅵ
表目錄Ⅹ

第一章 緒論1
第二章 原理4
2-1 光激螢光原理4
2-2 無接點式電場調制反射光譜原理5
2-3 持續光電導效應9
第三章 量測系統與樣品結構17
3-1 樣品結構及其技術17
3-2 量測系統裝置18
3-2.1 光激螢光光譜系統概述18
3-2.2 電場調制反射光譜系統概述20
3-2.3 拉曼散射光譜系統概述22
3-2.4 持續光電導光譜系統概述23
第四章 結果與討論25
4-1 光激螢光光譜實驗分析25
4-2 電場調制反射光譜實驗分析29
4-3 拉曼散射實驗分析36
4-4 持續光電導實驗分析41
第五章 結論50
參考文獻52


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