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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:連昭榮
研究生(外文):Jau-Rung Lian
論文名稱:In0.22Ga0.78As/GaAs單量子井的電子特性研究
論文名稱(外文):Study on the Electronic Properties of In0.22Ga0.78As/GaAs Single Quantum Wells
指導教授:羅奕凱
指導教授(外文):Ikai Lo
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:物理學系研究所
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:嵌入層量子井SdH砷化鎵Hall二維電子氣
外文關鍵詞:HallSdHinserted layerquantum wellsGaAs2DEG
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我們藉由 Shubnikov-de Haas (SdH)的量測對矽參雜的In0.22Ga0.78As/ GaAs單一量子井( QWs )中的二維電子氣磁性傳導特性做研究。從SdH的量測中,我們可以清楚的觀察SdH的振盪且計算出SdH的振盪頻率。這個現象指出在這些量子井中的二維電子氣是被侷限的。我們也藉由在固定磁場(0.3T)下的 Van der Pauw Hall 量測得到 樣品1的深階的束縛能量:104.4meV 與9.6meV 與樣品2的深階能量50.2meV。這兩個樣品的主要差別在於樣品2的In0.1Ga0.9As層嵌入在In0.22Ga0.78As量子井 與 GaAs空間層之中 。所以在此篇論文中,我們試著提出了一個模型來解釋這些 量子井中的深階缺陷 並且研究嵌入層 In0.1Ga0.9As 對In0.22Ga0.78As /GaAs單量子井的影響。
We haved studied the magneto-transport properties of two dimensional electron gas (2DEG) in Si δ-doped In0.22Ga0.78As/AlGaAs single quantum wells ( QWs ) by using Shubnikov-de Haas ( SdH ) measurements . From the SdH measurement , we can clearly observe the SdH oscillations and obtain the SdH frequencies. It indicates the 2DEG in these QWs was confirmed . We also obtain the deep level binding energies: 104.4 meV and 9.6 meV for sample 1 and 50.2meV for sample2 by T-dependent Van der Pauw Hall effect measure- ment at magnetic field 0.3T. The difference of these two samples was the In0.1Ga0.9As layer of sample 2 was inserted between In0.22Ga0.78As well and the GaAs spacers . So in this paper , we tried to propose a model to interpret the deep-level traps in the QWs and studied the effect of In0.1Ga0.9As inserted-layer on the In0.22Ga0.78As/GaAs Single Quantum Wells.
目錄
第一章 簡介
1-1 前言…………………………………………………………………………………… 1
1-2 半導體異質結構的發展與應用……………………………………………………… 2
1-3 InGaAs/GaAs異質結構的研究………………………………………………………… 3

第二章 理論部份
2-1 Shubnikov-de Haas Effect……………………………………………………………… 5
2-2 Quantum Hall Effect…………………………………………………………………… 7
2-3 3He系統降溫原理……………………………………………………………………… 8
2-4 霍爾效應的原理……………………………………………………………………… 9

第三章 實驗儀器
3-1 實驗儀器簡介………………………………………………………………………… 11
3-2 SdH實驗量測系統…………………………………………………………………… 12
3-2-1 數據讀取的硬體部份…………………………………………………………… 12
3-2-2 數據讀取的軟體部份…………………………………………………………… 13
3-2-3 杜瓦瓶的主要構造……………………………………………………………… 14
3-2-4 3He Insert………………………………………………………………………… 15
3-2-5 實驗的管路配置………………………………………………………………… 17
3-3 低溫霍爾實驗量測系統……………………………………………………………… 19
3-3-1 儀器櫃儀器……………………………………………………………………… 19
3-3-2 杜瓦瓶的構造…………………………………………………………………… 21
3-3-3 Insert的構造…………………………………………………………………… 21
3-3-4 真空管路的介紹………………………………………………………………… 23

第四章 實驗步驟
第一部分 SdH實驗量測系統
4-1 準備工作……………………………………………………………………………… 25
4-1-1 檢查所有實驗儀器……………………………………………………………… 25
4-1-2 抽真空夾層……………………………………………………………………… 26
4-1-3 抽液氦傳輸管…………………………………………………………………… 27
4-1-4 樣品的準備……………………………………………………………………… 28
4-1-5 Insert的準備……………………………………………………………………… 29
4-2 預冷…………………………………………………………………………………… 30
4-2-1 淨化針閥………………………………………………………………………… 30
4-2-2 傳輸液氮至液氦層……………………………………………………………… 32
4-2-3 傳輸液氮至液氮層……………………………………………………………… 33
4-3 傳輸液氦……………………………………………………………………………… 34
4-3-1 清空液氦層的液氮……………………………………………………………… 34
4-3-2 檢查針閥………………………………………………………………………… 35
4-3-3 傳輸液氦至液氦層……………………………………………………………… 35
4-4 樣品層的降溫與變溫………………………………………………………………… 38
4-4-1 樣品層降溫至0.390K…………………………………………………………… 38
4-4-2 樣品層的變溫量測……………………………………………………………… 39
4-5 執行電腦程式作量測………………………………………………………………… 40
4-5-1 SdH量測………………………………………………………………………… 40
4-5-2 變溫的SdH量測………………………………………………………………… 45
4-5-3 照光的SdH量測………………………………………………………………… 45
4-6 SdH實驗量測實驗結束工作………………………………………………………… 46
4-6-1 更換樣品的工作………………………………………………………………… 46
4-6-2 結束SdH實驗量測……………………………………………………………… 47

第二部分 低溫霍爾實驗量測系統
4-7 準備工作……………………………………………………………………………… 48
4-7-1 樣品的準備……………………………………………………………………… 48
4-7-2 Insert線路量測…………………………………………………………………… 48
4-8 淨化針閥……………………………………………………………………………… 50
4-9 傳輸液氦……………………………………………………………………………… 52
4-10 樣品量測…………………………………………………………………………… 54
4-10-1 變溫量測……………………………………………………………………… 54
4-10-2 變磁場量測…………………………………………………………………… 54
4-10-3 照光量測……………………………………………………………………… 54
4-10-4 QMSA量測…………………………………………………………………… 54
4-11 結束實驗…………………………………………………………………………… 55
4-11-1 更換樣品的工作……………………………………………………………… 55
4-11-2 結束低溫霍爾實驗量測……………………………………………………… 55

第五章 實驗結果與討論
5-1 實驗樣品……………………………………………………………………………… 56
5-2 結果與討論…………………………………………………………………………… 58
5-2-1 Van der Pauw Hall 量測的討論………………………………………………… 58
5-2-2 Shubnikov-de Haas 量測的討論………………………………………………… 61
5-2-3 綜合討論………………………………………………………………………… 62
5-3 結論…………………………………………………………………………………… 64

REFERENCE……………………………………………………………………………… 72
1 2000 Electronic Market Data Book, Electron. Ind. Assoc., Washington, D.C. , 2000.
2 2000 Semiconductor Industry Report, Ind. Technol. Res. Inst., Hsinchu, 2000.
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5 L.Esaki, R. Tsu, IBM J. Dev. 14,61 (1970).
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11 W. C. Mitchel, G. J. Brown, Ikai Lo, S. Elhamric, M. Ahoujja, K. Ravindran, R. S. Newrock, M. Razeghi and X. G. He, Appl. Phys. Lett. 65,1578 (1994).
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21 A.C. Irvine and D.W. Palmer, Phys. Rev. Lett. 68, 2168 (1992).

22 A. Rockett, D.D. Johnson, S.V. Khare, and B.R. Tuttle, Phys. Rev. B 68, 233208 (2003).
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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