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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:房家暉
研究生(外文):Fang Chia Hui
論文名稱:氮化銦鎵/氮化鋁鎵多層量子井異質結構的光激光譜研究
論文名稱(外文):The photoluminescence study of InGaN/AlGaN multiple quantum well heterostructures
指導教授:李俊奇李俊奇引用關係
指導教授(外文):Lee Jiunn Chyi
學位類別:碩士
校院名稱:北台灣科學技術學院
系所名稱:機電整合研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:量子井能帶尾活化能光激光譜
外文關鍵詞:quantum wellband-tailactivation energyphotoluminescence
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使用金屬有機氣相沉積(MOCVD)系統成長InGaN/AlGaN 多層量子井(MQW)異質結構並以線性漸變成長鋁的能障層。三個樣品在不同TMIn 和TMAl流量下成長InGaN的井及AlGaN的能障層。樣品A、B及 C 的TMIn流量分別是112、128及112 sccm,並且對應的TMAl 流量是3、3、6 sccm。
對樣品光激光譜(PL)隨溫度變化量測。觀察測量的結果,在15K 時,樣品C的PL半高寬最寬。PL半高寬擴展的起因,認為AlGaN能障層的鋁增加。樣品B 的光激光譜能量峰值比樣品A 低,與較高TMIn 流量的結果是一致的。有趣的是樣品C 的光激光譜能量峰值是最小的,即使最高的TMAl流量的是它。我們相信因為較高的TMAl 這個樣品鋁的流,讓鋁原子較低表面移動率會抑制最後側向成長,最後造成晶格品質與介面均勻度都惡化。
當溫度增加從15K 到320K,觀察樣品A 和樣品B 的光激螢光激發能量"S 形狀"行為,由於在InGaN井內的成分混亂或銦波動導致載子侷限化。但是,樣品C 在被測量的溫度範圍之內,由於鋁含量少,造成載子侷限化效應幾乎沒有,以上提到相符合部分是鋁含量過少。
The InGaN/AlGaN multiple quantum well (MQW) heterostructures with aluminun linear grading barrier layers were successfully fabricated by metal-organic chemical vapor deposition system. Three samples were grown under different TMIn and TMAl flow rate during the growth of InGaN well layers and AlGaN barrier layers. The TMIn flow rates of samples A, B, C were 112, 128, 112 sccm, and the corresponding TMAl flow rates were 3, 3, 6 sccm,respectively.
Temperature dependent photoluminescence (PL) were carried out for thesamples. Observing the measured results at 10K, sample A appears the widest PL linewidth. The aluminum incorporation in the AlGaN barrier layers is considered to be the cause of the PL linewidth roadening. The PL peak energy of sample C is lower than that of sample B, consistent with its higher TMIn flow rate. Interestingly, sample A exhibits the lowest PL peak energy, even if the highest TMAl flow rate of it. We believe that because the high-enough TMAl flow rate of this sample, segregation of indium and the accompanied out-diffusion of indium from the InGaN well layer are partly suppressed,inducing a higher indium composition in the well layer. the increase of TMAl flux, the growth surface becomes smoother in the initial stage, and later the lateral growth can be suppressed due to low surface mobility of Al species. As a result, both the crystal quality and surface morphology of AlGaN barrier aredeteriorated.
As the temperature increases from 15K to 320K, an “S-shape” behavior of peak energy is observed for sample B and sample C, implying that the alloy disorder or indium compositional fluctuation in InGaN well layer leads to carrier localization. However, the lowest Al composition in this study, no localization behavior is observed because the Al content in this layer is too low to induce sufficient compositional fluctuation to cause significant exciton localization, coinciding with the low aluminum content is mentioned above.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iv
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1研究動機與背景 1
1.2論文架構 3
1.3 章節安排 3
第二章 基本原理 5
2.1量子井(quantum well)與量子侷限效應(quantum confinement effect) 5
2.2能帶尾(band-tail)理論 10
2.3氮化物之一般相關理論 12
2.3.1基板與鏡面之形成 13
2.3.2應變形成 14
第三章 實驗方法 23
3.1樣品介紹 23
3.2光激光譜量測系統(PL, Photoluminescence) 23
3.2.1光激光譜原理 24
3.2.2光激光譜儀器架設 24
第四章 實驗結果與討論 30
4.1多層量子井異質結構樣品之變溫光激光譜量測結果 30
4.2 銦含量不同之多層量子井異質結構樣品比較 30
4.2.1變溫狀態之光激光譜能量峰值討論 31
4.2.2變溫狀態之光激光譜積分強度討論 32
4.3 鋁含量不同之多層量子井異質結構樣品樣品比較 34
4.3.1變溫狀態之光激光譜能量峰值討論 34
4.3.2變溫狀態之光激光譜積分強度討論 34
第五章 結論 57
參考文獻 59
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