砷化銦鎵/砷化鎵量子井之研究

Abstract

早期的超晶格(superlattice)及量子井(quantum well)等異質結構(heterostructure ) 大多由晶格常數相同的物質所組成, 但基於有較寬廣的材料可供選擇及能剪裁出所 要的材料特性, 使得近來以晶格不匹配(mismatch)的材料所長成的異質結構日益受到 重視。在長晶格不共配的材料時, 若所長的薄膜厚度在臨界厚度以下, 則晶格不匹配 的問題可由彈性應變(elastic strain)所調適而可長出完全沒有差排(dislocation) 的晶體。薄膜材料受到應變的影響不僅且其晶格形狀會發生變化, 而且會改變能隙(e -nergy gap) 的大小, 此外重電洞及輕電洞在倒易晶格(reciprocle lattice)中心的 簡併(degenercy) 也會消除。In Ga As與GaAs的晶格不匹配程度最大可達7%( 當x= 1), 可用來製作波長較GaAs( 約870nm)長的發光元件, 尤其是可制作波長980nm 用來 推動Er-doped光纖放大器的半導體雷射, 使得In Ga As/GaAs 系統日益受到重視。 但對於此一系統, 其能帶(energyband)排列(lineup)的情形至今仍是爭論未決的問題 , 兩物質的能隙差在傳導帶(conduction band) 占的比例目前所發表的數字從40% 到 83% 都有, 由於這項參數不論對於基本物理性質或在元件設計上都十分重要, 因此本 論文就針對此一主題來作探討并進而提出從實驗量測上如何解決此一問題的建議。