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研究生:林瑋帆
研究生(外文):Wei-Fan Lin
論文名稱:奈米金用於塊材鍺與薄膜鍺光偵測器之響應提升研究
論文名稱(外文):Responsivity enhancement of bulk Ge and thin-film Ge photodetectors with gold nanoparticles
指導教授:林楚軒
指導教授(外文):Chu-Hsuan Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立東華大學
系所名稱:光電工程學系
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:2015
畢業學年度:103
論文頁數:52
中文關鍵詞:光偵測器奈米金響應智切法
外文關鍵詞:Germaniumphotodetectorgold nanoparticleresponsivitysmart-cut
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奈米金顆粒已被我們使用於N型塊材鍺光偵測器上來提升響應,在帶負電且具特定修飾分子與覆蓋率(30-35%)下,有著超大光響應的產生。由於需要驗證理論“負電荷奈米金吸引光生電洞導致屏障變薄穿隧變大效應”的正確性,我們另外準備帶正電的奈米金,維持其他變因,進而發現到正電荷也會造成超大光響應的提升,因此,我們修改原先理論成“奈米尺寸分佈之空乏區縮減導致響應提升”,量測C-V值並以不同於奈米金功函數的奈米銀取代,皆驗證了理論的正確性。
智切法可以有效地降低主動層的厚度,我們嘗試了許多溫度參數來找出最佳的薄膜轉移參數,以及製作成偵測器量測,由於測不到光響應,我們進而對不同溫度參數的元件進行蝕刻來降低表面粗糙度,使得表面更加平坦,製作成偵測器後,發現溫度參數為300℃2小時+500℃10分鐘的響應值分別為407(無蝕刻)、66 (蝕刻3秒)和183 (蝕刻6秒) mA/W,有最趨近於塊材鍺的特性。

Gold nanoparticles have been used in n-type bulk germanium photodetectors to increase the responsivity. In our study, gold nanoparticles with negative charge, specific modification molecule and coverage ratio of 30-35% has large photo response. In order to verify the previous model of “barrier thinning effect caused by photo-generated holes attracted by gold nanoparticles with negative charges”, we prepare gold nanoparticle with positive charge to compare with the results from the negative charge. We find that positive charge also causes large photo-response. Therefore, we propose a new model of “nano-size distribution of reduced depletion region cause the enhancement of the responsivity”. We measure the C-V value and replace gold nanoparticles by silver nanoparticles to verify this model. After those experiments, we confirm the accuracy of this new model.
Smart-cut can effectively reduce the thickness of the active layer. We try lots of annealing parameters to find out the best parameter for film transferring, and make photodetectors using the thin-film Ge. Because the as-cut detectors can not have obvious difference between photo-currents and dark currents, we turn to etch the elements to reduce the surface roughness and make the surface smoother. Photodetectors with the temperature parameter of 300℃2hr+500℃10min owns the responsivities of 407(no etch), 66(etch 3s) and 183(etch 6s)mA/W. Responsivity of the thin-film Ge detector can compete with the bulk Ge as long as the thickness of remaining Ge is thick enough.

目錄
致謝 III
摘要 IV
Abstract V
目錄 VI
圖表索引 VIII
第 1 章 緒論 1
1-1研究背景 1
1-2研究動機 3
1-3論文大綱 5
第 2 章 光偵測器、奈米金粒子與智切法介紹 7
2-1光偵測器介紹 7
2-2奈米金粒子應用 8
2-3智切法介紹 9
第 3 章 具奈米金之高響應鍺光偵測器 11
3-1元件製作 11
3-1.1奈米金溶液製作 11
3-1.2基板製備 14
3-1.3離心力沉積奈米金粒子 14
3-1.4光偵測器製程 15
3-2 DL-cys超高響應度表現與原先假設 16
3-2.1量測方法 16
3-2.2 DL-cys超高響應和原先假設 17
3-3 L-cys實驗推翻負電荷理論 19
3-3.1 DL-cys和L-cys的表面帶電位圖 19
3-3.2 DL-cys和L-cys的電流-電壓圖比較 20
3-4 “奈米尺寸分佈之空乏區縮減導致響應提升” 之新理論 23
3-5 電容-電壓圖驗證 26
3-6 DL-cys奈米銀顆粒驗證 29
第4章 智切法技術 31
4-1 智切法製程方式 31
4-1.1智切法黏貼 31
4-1.2高溫爐管退火 32
4-1.3光偵測器製作 33
4-2 不同溫度對於表面黏貼度的影響 34
4-3 表面蝕刻對於粗糙度及厚度的影響 38
4-4 不同溫度參數以及蝕刻與否的薄膜鍺試片之電性量測 40
4-4.1 AFM量測 40
4-4.2厚度量測 43
4-4.3 I-V量測 43
4-5 奈米金應用於薄膜鍺試片之電性量測 45
第5章 研究結論與未來展望 47
參考文獻 51

參考文獻
[1-1] http://baike.baidu.com/view/1702826.htm
[1-2] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%94%97
[1-3] M H Juang, W C Chueh et al, “The formation of trench-gate power MOSFETs with a SiGe channel region” Semicond. Sci Technol 21, 6, 799-802
[1-4] 賴豊文, “以硫化處理技術改善三五族串疊結構太陽能電池之特性研究” 成大研發快訊 8, 12(2010)
[1-5] 陳家偉, “雙數位混合式調變光纖通訊系統電路設計與實作” (1996)
[1-6] 蕭皓澤, “鍺光偵測器之頻譜可切換式結構設計與響應提升” (2014)
[2-1] J. F. Wen, T. C. Tien et al, “Development of Microstructure Analysis in Organic Thin-film Transistor” 電子與材料雜誌 27, 28-36
[2-2] http://www.forter.com.tw/products_detail.asp?seq=450
[2-3] https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A5%88%E7%B1%B3%E9%BB%83%E9
%87%91
[2-4] A. Paul Alivisatos, “奈米醫學大未來” 科學人雜誌 8, 10 (2002)
[2-5] 董慕愷, 陳郁文, “奈米金觸媒” 科學發展 390, 47-49 (2005)
[2-6] Dali Shao, Liqiao Qin et al, “High Responsivity, Bandpass Near-UV Photodetector Fabricated From PVA-In2O3 Nanoparticles on a GaN Substrate” IEEE Photonics Journal 4, 3, 715-720 (2012)
[2-7] Dali Shao, Mingpeng Yu et al, “High responsivity, fast ultraviolet photodetector fabricated from ZnO nanoparticle–graphene core–shell structures” Nanoscale 5, 3664-3667 (2013)
[2-8] Nicolas Mokhoff, “Gold Nanoparticles Found to Improve Photodetector Performance” (http://electronics360.globalspec.com/article/2126/gold-nanoparticles-found-to-improve-photodetector-performance)
[2-9] 劉柏均, “三五族化合物半導體晶圓接合之基本研究及應用” (1995)
[3-1] 謝倩芳, “製備零維與一維之金奈米材料及奈米金粒子在多孔二氧化鈦上特性之研究” (1996)
[3-2] I-Chi Ni et al, “Formation Mechanism, Patterning, and Physical Properties of Gold-Nanoparticle Films Assembled by an Interaction-Controlled Centrifugal Method” J. Phys. Chem. C 116, 8095 (2012)
[3-3] https://en.wikipedia.org/wiki/Responsivity
[3-4] David. R. Gilson, “Depletion Capacitance” (http://www.laidback.org/~daveg/academic/labreports/rep5/DEPL_CAP.html)
[4-1] A. Dimoulas, P. Tsipas, and A. Sotiropoulos, and E. K. Evangelou,“Fermi-level pinning and charge neutrality level in germanium,” Appl. Phys. Lett. 89, 252110 (2006).
[5-1] Matthew K. Emsley, Olufemi Dosunmu et al, “High-Speed Resonant-Cavity-Enhanced Silicon Photodetectors on Reflecting Silicon-On-Insulator Substrates” IEEE Photonics Technology 14, 4, 519-521 (2002)

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