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研究生:陳世杰
研究生(外文):Shi-Jie Chen
論文名稱:氮化銦產生兆赫輻射之研究
論文名稱(外文):Terahertz generation from InN
指導教授:蔡宗儒蔡宗儒引用關係
指導教授(外文):Tsong-Ru Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:光電科學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:兆赫波兆赫輻射氮化銦氮化銦鎵
外文關鍵詞:THzTerahertzTerahertz radiationInNInGaN
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本論文研究飛秒雷射脈衝激發氮化銦鎵(InxGa1-xN, x=1, 0.98, 0.92)薄膜表面輻射出THz輻射的特性。實驗觀察到氮化銦鎵輻射THz輻射的強度隨著鎵含量增加而下降且THz輻射的強度約略與入射光強度成正比。在高強度光照射下,THz輻射的強度顯現出飽和現象。我們建立一個理論模型描述飛秒光脈衝入射半導體表面產生THz輻射並試著解釋實驗結果。由霍爾量測知道氮化銦鎵的載子遷移率會隨鎵含量增加時而下降。由我們的模型推算當鎵含量的莫爾濃度增加2%和8%時,輻射出THz輻射的強度會下降37%和62%,但是實驗觀察到只分別下降10%和20%。我們推測造成理論與實驗差異的原因可能有兩個原因。第一個原因是無法得知樣品光激載子遷移率真正的變化;第二個原因在於半導體表面空乏區會因光激載子產生而在很短時間內因屏蔽效應縮小,造成其表面電場存在的範圍變窄,使得載子受表面電場作用的時間減少,載子遷移率差異的影響降低,所以產生THz輻射強度的變化就不同於理論所預測。當入射光強度增加時,雖然高強度激發下會產生更多的光激載子使得THz輻射增強,不過過多的光激載子會形成很強的屏蔽效應進而屏蔽表面電場,使得表面電場強度下降,這也就是飽和現象發生的原因。
We study terahertz emission from InxGa1-xN (x=1, 0.98, 0.92) surfaces excited by ultrafast laser pulses. The source of the THz radiation is believe to be either the time-dependent transport current produced by the optically generated carriers in the depletion field and/or by hot-carrier diffusion (the photo-Dember effect). These mechanisms cannot be separated by our experiments. The THz radiation power for InxGa1-xN decreases as the Ga doping concentration increases. A possible explanation for the decrease in the radiation power is the electron mobility decreases with increasing Ga doping concentration.
目錄
致謝 i
摘要 ii
Abstract iii
目錄 2
圖目錄 3
第一章 簡介 6
簡介 6
參考文獻 9
第二章 THz輻射產生與量測理論 10
2.1 電流脈衝模型 10
2.1.1 表面電場輻射機制 12
2.1.2 外加偏壓輻射機制 17
2.2 電光取樣技術 19
2.2.1 電光調制 20
參考文獻 23
第三章 實驗系統裝置及架構 24
3.1雷射系統 24
3.2 THz emitter及利用拋物面鏡聚焦THz電磁脈衝 25
3.3 時間解析激發-探測技術原理 25
3.4 實驗之系統架構 27
3.5 偵測系統 29
3.6 利用砷化銦(InAs)作為標準樣品產生THz輻射 30
參考文獻 32
第四章 樣品介紹 33
4.1樣品說明 33
參考文獻 34
第五章 實驗結果與討論 35
5.1 利用InN產生THz輻射 35
5.2 利用In0.98Ga0.02N產生THz輻射 38
5.3 利用In0.92Ga0.08N產生THz輻射 41
5.4 鎵含量對於THz輻射的影響 43
5.5 連續波雷射(Continuous wave laser)調制 48
參考文獻 49
第六章 結論與未來展望 50
圖目錄
圖 1 - 1 電磁波頻譜圖 6
圖 1 - 2 半導體能隙圖 8
圖 2- 1 THz電磁脈衝的傳播方向 12
圖 2- 2 P型半導體能帶及光載子的移動示意圖 13
圖 2- 3 N型與P型THz脈衝波形 15
圖 2- 4不同光半導體對於光訊號的反應 16
圖 2- 5 電磁脈衝對時間的分佈 16
圖 2- 6大孔徑天線邊界條件模型 17
圖 2- 7平行電極間被激發示意圖 19
圖 2- 8應用線性電光效應來調制光束的裝置圖 21
圖 2- 9光的穿透率與外加電壓關係圖 22
圖 3- 1 鎖模鈦藍寶石雷射 24
圖 3- 2 二極體激發雷射 25
圖 3- 3 時間解析激發-探測技術 25
圖 3- 4 兆赫波系統。 28
圖 3- 5 利用探測光測量THz輻射 29
圖 3- 6 InAs 產生THz輻射時域訊號 30
圖 3- 7 InAs 產生THz輻射頻域訊號 31
圖 3- 8 激發光能量與輻射強度關係 31
圖 4 - 1 InGaN 結構圖,成長在Sapphire基板上 33
圖 5 - 1 InN產生THz輻射之時域分佈 36
圖 5 - 2 InN產生THz輻射之頻域分佈 37
圖 5 - 3 InN之激發光能量與輻射強度關係 37
圖 5 - 4 InN 激發光能量與輻射強度關係的理論與實驗數據比較 38
圖 5 - 5 In0.98Ga0.02N時域圖 39
圖 5 - 6 In0.98Ga0.02N頻域圖 39
圖 5 - 7 In0.98Ga0.02N激發光能量與輻射強度關係 40
圖 5 - 8 In0.98Ga0.02N 激發光能量與輻射強度關係的理論與實驗數據的比較 40
圖 5 - 9 In0.92Ga0.08N時域圖 41
圖 5 - 10 In0.92Ga0.08N頻域圖 42
圖 5 - 11 In0.92Ga0.08N 激發光能量與輻射強度關係 42
圖 5 - 12 In0.92Ga0.08N 激發光能量與輻射強度關係的理論與實驗數據的比較 43
圖 5 - 13 InxGa1-xN時域圖 44
圖 5 - 14 InxGa1-xN頻域圖 44
圖 5 - 15 InxGa1-xN不同x時的激發光能量與輻射強度關係圖。 45
圖 5 - 16 InxGa1-xN不同鎵成份時對強度的作圖。 45
圖 5 - 17 霍爾量測的遷移率 46
圖 5 - 18 不同連續波雷射調制 48
[1- 1] G. Mourrou et al., Appl. Phys. Lett., 39, 295 (1981)
[1- 2] Ch. Fattinger and D. Griskowsky, Appl. Phys. Lett., 53, 1480. (1998)
[1- 3] Millimeter and Submillimeter Wave Spectroscopy of Solids, Edited by Gorüner (Springer Press, 1998)
[1- 4] D. Grischkowsky et al., J. Opt. Soc. Am. B ,7, 2006 (1990)
[1- 5] Martin van Exter and D. Grischkowsky, Phys. Rev. B, 41, 12140 (1990)
[1- 6] Justin T. Darrow, Xi- Cheng Zhang, David H. Auston, IEEE Journal of Quantum electronics, 28, 1607 (1992)
[1- 7] Ping Gu, Masahiko Tani, Shunsuke Kono, and Kiyomi Sakai, J. Appl. Phys, 91, 5533 (2002).
[1- 8] Kai Liu, Arunas Krotkus, K. Bertulis, Jingzhou Xu, and X.-C. Zhang, J. Appl. Phys, 91, 3651 (2003).
[1- 9] T. L. Tansley and C. P. Tansley, and T. Osotchan, J. Appl. Phys. 75, 7365 (1994)
[1- 10] I. Vurgaftman, J.R. Meyer, L.R. Ram-Mohan, J. Appl. Phys. 89, 5815 (2001)
[1- 11] J.Wu,W.Walukiewicz, W. Shan, K.M. Yu, J.W. Ager III,et al., J. Appl.Phys. 94 (2003)
[1- 12] Hai Lu, William J. Schaff, Lester F. Eastman, J. Wu, et al., App. Phys. Lett, 83, 1136 (2003)
[1- 13] T. Matsuoka, H. Okamoto, M. Nakao et al., Appl. Phys. Lett. 81, 1246 (2002)
[2- 1] X-C Zhang, D. H Auston, J. Appl. Phys, 71, 326 (1992)
[2- 2] P. K. Benicewicz, J. P. Roberts, and A. J. Taylor, J. Opt. Soc. Am. B, 12, 2553 (1994)
[2- 3] Liu Dongfeng and Qin Jiayin, Appl Opt, 42, 3679 (2003)
[2- 4] A. J. Taylor, P. K. Benicewicz, and S. M. Young, Opt. Lett, 18, 1340 (1993)
[2- 5] Justin T. Darrow, X. C. Zhang, and David H. Auston, IEEE Journal of Quantum Electronics, 28, 1607 (1992)
[2- 6] X. C. Zhang , Appl Phys Lett, 67, 3523 (1996)
[3- 1] Ping Gu. Masahiko Tani, Shunskuke Kono et al., J. Appl. Phys., 91, 5533 (2002)
[4- 1] Chin-An Chang, Chuan-Feng Shih, Nai- Chuan Chen, et al., Applied Physics Letters, 85, 6131 (2004).
[4- 2] Shih-Kai Lin, Kun-Ta Wu, Chao-Ping Huang, et al, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 97, 046101 (2005)
[5- 1] Y.Rosenwaks, B. R. Thacker, R. K. Ahrenkiel, and A. J. Nozik, Phys. Rev. B, 50, 1746. (1994)
[5- 2] M. Nakajima and M. Hangyo, Semicond. Sci. Technol. 19, S264 (2006)
[5- 3] M. Nakajima, M. Takahashi, and M. Hangyo, Appl. Phys. Lett, 81, 1462. (2002)
[5- 4] Shag-Jun. Cho, Seydi Dogan, Shahriar Sabuktagin, Michael A. Reshchikov, Appl. Phys. Lett, 84, 3070 (2004)
[5- 5] I. Mahoob, T.D. Veal, and C.F. McConville, Phys. Pev. Lett, 92, 036804-1 (2004)
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