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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝聰茂
研究生(外文):HSIEH, TSUNG-MAO
論文名稱:矽基板摻鉺氧化鋅鎂二極體之電洞貯池層研究
論文名稱(外文):Hole Reservoir Structure Study of Er Doped MgZnO Diode on Si Substrate
指導教授:藍文厚
指導教授(外文):LAN, WEN-HOW
口試委員:李允立施明昌
口試委員(外文):LI, YUN-LISHI, MING-CHANG
口試日期:2019-07-25
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄大學
系所名稱:電機工程學系碩博士班
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:88
中文關鍵詞:電洞貯池層氧化鋅摻氮二極體
外文關鍵詞:Hole ReservoirZnO:NErbiumLED
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論文審定書 i
摘要 ii
ABSTRACT iii
誌謝 iv
目錄 v
圖目錄 viii
表目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
第二章 基礎理論和文獻回顧 3
2.1 氧化鋅 3
2.1.1 氧化鋅薄膜結構與特性 3
2.1.2 氧化鋅薄膜導電特性 3
2.2 噴霧熱裂解法 5
2.3 發光二極體 6
第三章 量測儀器與實驗流程 7
3.1 實驗藥品及量測儀器 7
3.1.1 實驗藥品 7
3.1.2 實驗儀器 8
3.2 實驗流程 9
3.2.1 清洗基板 9
3.2.2 配置溶液 9
3.2.3 製備薄膜 9
3.2.4 製作電極 9
3.3 量測方法 10
3.3.1 量測電流-電壓特性和理想因子 10
3.3.2 光激發螢光 12
3.3.3 X光繞射分析 13
3.3.4 掃描式電子顯微鏡 14
第四章 實驗結果與討論 15
4.1 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件的影響 16
4.1.1 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件表面形貌的影響 18
4.1.2 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件XRD的影響 20
4.1.3 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件PL光譜的影響 21
4.1.4 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件電流-電壓與理想因子的影響 25
4.1.5 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件EL光譜的影響 28
4.1.6 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件EL光譜的影響 30
4.1.7 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件的影響 33
4.1.7-1 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件薄膜表面形貌的影響 34
4.1.7-2 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件PL光譜的影響 35
4.1.7-3 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件電流-電壓與理想因子的影響 38
4.1.7-4 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件EL光譜的影響 40
4.1.7-5 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件光強度與電流的影響 41

4.2 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件的影響 43
4.2.1 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件薄膜表面形貌的影響 44
4.2.2 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件XRD的影響 46
4.2.3 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件PL光譜的影響 47
4.2.4 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件電流-電壓與理想因子的影響 51
4.2.5 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件EL的影響 54
4.2.6 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件光強度與電流的影響 56
4.3 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件的影響 59
4.3.1 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件薄膜表面形貌的影響 60
4.3.2 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件XRD的影響 62
4.3.3 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件PL光譜圖的影響 63
4.3.4 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件電流-電壓與理想因子的影響 67
4.3.5 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件EL的影響 70
4.3.6 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件光強度與電流的關係 71
第五章 結論與未來工作 74
參考文獻 75


圖目錄
圖2-1 氧化鋅結構圖[29] 4
圖2-2 Er摻雜ZnO LED於反向偏壓的能帶圖[32] 6
圖3-1 p-n二極體不同偏壓能帶示意圖 11
圖3-2 能隙與各缺陷能階示意圖[34] 12
圖4-1 摻鉺氧化鋅鎂元件示意圖 16
圖4-2 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件表面形貌 18
圖4-3 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件XRD圖 20
圖4-4 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件10K的PL光譜圖 22
圖4-5 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件10K~300K的PL光譜圖 24
圖4-6 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件在-9~3的電流-電壓曲線圖 26
圖4-7 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件在30mA操作電流下EL光譜圖 29
圖4-8 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件光強度對電流圖 30
圖4-9 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件的EL光譜圖 32
圖4-10 ZnO:N電洞貯池層之製作程序對元件表面形貌 34
圖4-11 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件10K的PL光譜圖 36
圖4-12 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件10K~300K的PL光譜圖 37
圖4-13 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件在 9V~3V 的電流-電壓曲線圖 39
圖4-14 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件在30mA的操作電流下EL光譜 40
圖4-15 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件光強度對電流圖 41
圖4-16 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件EL光譜圖 42
圖4-17 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件薄膜表面形貌圖 45
圖4-18 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件XRD圖 46
圖4-19 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件在10K下PL光譜圖 48
圖4-20 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件在溫度為10K~300K下PL光譜圖 50
圖4-21 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件在-9V~3V的電流-電壓曲線圖 52
圖4-22 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件在操作電流30mA的EL圖 55
圖4-23 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件光強度對電流圖 56
圖4-24 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件EL光譜圖 58
圖4-25 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件薄膜表面形貌圖 61
圖4-26 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件XRD圖 62
圖4-27 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件10K的PL光譜圖 64
圖4-28 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件 10K~300K的PL光譜圖 66
圖4-29 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件在-9V~3V的電流-電壓曲線圖 68
圖4-30 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件在操作電流30mA的EL圖 70
圖4-31 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件光強度與電流圖 71
圖4-32 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件EL光譜圖 73


表目錄
表4-1 ZnO:N電洞貯池層之N含量對元件的參數與代號 17
表4-2 ZnO:N電洞貯池層之不同N含量對元件的理想因子及電阻R 27
表4-3 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件的參數與代號 33
表4-4 ZnO:N電洞貯池層之製成程序對元件的理想因子及電阻R 39
表4-5 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件的參數與代號 43
表4-6 MgZnO:N電洞貯池層之Mg含量對元件的理想因子及電阻R 53
表4-7 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件的參數與代號 59
表4-8 ZnO:N電洞貯池層厚度對元件的理想因子及電阻R 69




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