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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:郭宗慶
研究生(外文):Zong-Qing Guo
論文名稱:照光對氮化鎵奈米線元件低頻雜訊的影響
論文名稱(外文):Effects of illumination on the low-frequency noise behavior of GaN nanowire devices
指導教授:孫允武孫允武引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:物理學系所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:49
中文關鍵詞:氮化鎵奈米線低頻雜訊頻譜照光
外文關鍵詞:GaNnanowire1/fnoisespectrumillumination
相關次數:
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  我們利用相關頻譜測量方法分析頻率範圍從0.1 Hz到10 kHz的四線氮化鎵奈米線元件雜訊頻譜。在量測結果中,我們發現當接觸電阻小於奈米線電阻情況時,奈米線本身的雜訊較能被量測到,而當電流加至夠大 (> 8 nA)時,我們看到氮化鎵奈米線本身也有 Lorentzian 雜訊產生。
另外我們對兩線氮化鎵奈米線元件照射不同強度的雷射光(534nm),觀察其照光後低頻雜訊特性。隨著電流增加, Lorentzian 雜訊也跟著變明顯。當照光強度增強時,Lorentzian 特徵頻率有往高頻移動趨勢,此特性應與雷射光對缺陷載子產生熱作用有關。
  We study the excess noise of GaN nanowire devices, also the influence of illumination .The correlation technique is used to measure small electric noise and to separate the noise from the semiconductor nano wire and the contacts. When the contact resistance is smaller than the wire resistance, we find that the nanowire also exhibits the Lorentzian noise for bias current larger than 8nA. To investigate the influence of illumination, We focus a green light on the two-wire nanowire device by a confocal microscope. We find that the characteristic time of the Lorentzian noise depends on the laser power. When the intensity of the laser light is higher, the characteristic time tends to be shorter.
目錄

前言1
第一章 緒論2
1.1 氮化鎵奈米線介紹2
1.2 雜訊簡介3
第二章 樣品製作流程6
2.1氮化鎵奈米線的分離6
2.2 電子束微影製程7
2.3 樣品後製 10
第三章 雜訊量測13
3.1 一般雜訊系統量測13
3.2 照光雜訊的量測15
3.3 分離 Lorentzian雜訊方法17
第四章 實驗結果分析與討論22
4.1 四線雜訊相關頻譜分析與變溫量測22
4.2 雷射照光雜訊分析24
第五章 結論43
References44
附錄 A 46
附錄 B 48

圖目次

圖 2.1.1 掃瞄電子顯微鏡下所觀察到的氮化鎵奈米線11
圖 2.2.1 設計氮化鎵奈米線電極11
圖 2.2.2 GaN87 奈米線,使用雙層光阻12
圖 2.2.3 GaN13 奈米線,使用單層光阻12
圖 3.1.1 兩線量測單一訊號之電路圖19
圖 3.1.2 四線量測相關頻譜之電路圖19
圖 3.2.1 樣品後製完成圖20
圖 3.2.2 雷射照光實際裝置圖(李明威實驗室提供20
圖 3.2.3 雷射照光裝置示意圖21
圖 3.2.4 擬合 Lorenztzian 雜訊,左下圖為乘上頻率後結果21
圖 4.1.1 樣品 N90 Contact 為 1、2、3、4、6 對 Contact 1-6 外加電流,量測相關頻譜得到 Contact2、Contct3、Contact4、Wire2-3、
Wire3-4雜訊密度30
圖 4.1.2 樣品 N90,外加不同電流,量測 Contact1-6 與 Contact2-3 相關頻譜得到 Wire 2-3 雜訊30
圖 4.1.3 樣品 N90,外加不同電流, 量測Contact1-6與Contact3-4相關頻譜可得到 Wire 34雜訊 31
圖 4.1.4 偏壓 0 nA 時,Contact2、Contact3、Wire23 之各別雜訊,三者疊加後與 Contact2-3 二線雜訊熱雜訊部分密合31
圖 4.1.5 偏壓 4 nA 時,Contact2、Contact3、Wire23 之各別雜訊,三者
疊加後與 Contact 2-3 二線雜訊熱雜訊部分密合32
圖 4.1.6 偏壓 6 nA 時,Contact2、Contact3、Wire23 之各別雜訊,三者
疊加後與 Contact 2-3 二線雜訊部分密合32
圖 4.1.7 偏壓8 nA時,Contact2、Contact3、Wire23之各別雜訊,三者疊
加後與 Contact2-3 二線雜訊部分密合33
圖 4.1.8 偏壓0 nA時,Contact3、Contact4、Wire 34之各別雜訊,三者疊
加後與 Contact3-4 二線雜訊熱雜訊密合33
圖 4.1.9 偏壓4 nA時,Contact3、Contact4、Wire34之各別雜訊,三者疊
加後與 Contact3-4 二線雜訊密合34
圖 4.1.10 偏壓6 nA時,Contact3、Contact4、Wire34之各別雜訊,三者疊
加後與 Contact3-4 二線雜訊密合34
圖 4.1.11偏壓8 nA時,Contact3、Contact4、Wire3-4之各別雜訊。此時我們發現奈米線具有Lorentzian雜訊35
圖 4.1.12 在8 nA時,對 Wire34 部分做 Lorentzian 擬合,圖右上角為擬合結果35
圖 4.2.1 樣品 N90, 照光實驗中對 Contact5-6外加電流,量測二線雜訊36
圖 4.2.2 樣品 GaN84。外加 Contact2-3電流,量測 Contact2-3 , Contact3-4及其相關性頻譜36
圖 4.2.3 樣品N90,不同照光強度,Contact5-6之電流雜訊密度
(a) 0 W/cm2 (b) 3.5 W/cm2 (c) 50.9 W/cm2 (d)175.6 W/cm2 37
圖 4.2.4 樣品 GaN84,不同照光強度,Contact2-3電流雜訊密度。強度分別為(a) 0 W/cm2 (b) 3.5 W/cm2 (c) 50.9 W/cm2 (d) 175.6 W/cm2 37
圖 4.2.5 樣品 GaN84 之 Noise Amplitude 與照光強度之間關係。圖右上角為樣品 GaN90 39
圖 4.2.6 樣品 GaN84 與樣品 N90,1/f 雜訊的α值,α皆在1附近39
圖 4.2.7 將擬合過後之 Lorentzian 雜訊乘上頻率後對頻率作圖。照光強度分別為 (a)0 W/cm2 (b) 3.5 W/cm2 (c) 50.9 W/cm2 (d) 175.6 W/cm2 40
圖 4.2.8 樣品 GaN84,利用擬合方式得到 Lorentzian 特微頻率f0。f0隨照光強度增強發現f0隨照光強度增強,逐漸往高頻移41
圖 4.2.9 樣品 GaN84,照光強度3.5 W/cm2時, 之頻譜,
Lorentzian 特徵頻率皆在同一位置41
圖 4.2.10 樣品 GaN84,Lorentzian 特徵頻率在不同電流下差不多在相同位置42
圖 4.2.11 樣品 GaN84,Lorentzian 頻率隨著照光強度增強往高頻移動42



表目次

表 3.2.1 Nd / YAG 電射在不同濾光片下雷射光強度18
表 4.1.1 比較樣品 N90 上各個區塊的熱雜訊,及其對應電阻27
表 4.1.2 比較 IV 量測計算與熱雜訊相關性量測數值,兩種不同量測方式所得的結果都在同一數量級上27
表 4.1.3 樣品-新Sn01i,作變溫量測。不同溫度下A、α及電阻比較28
表 4.2.1 樣品 N90,照光下電阻比較28
表 4.2.2 樣品 GaN84,照光前後對 Contact2-3 電阻影響比較29
表 4.2.3 樣品 GaN84,照光前後對 Contact3-4 電阻影響比較29
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