硫化鎘的外加電、磁場效應以及薄膜光性質的研究

Abstract

本論文分成兩個主要部份, 第一部分是在理論上研究硫化鎘固體的激子外加場效應 ; 第二部分則是就實驗上來探討硫化鎘薄膜的光學特性. 在第一部份裡, 我們利用 徽擾變分和最小敏度原理兩種近似法計算淺離質和激子態在外加磁、電場下的效應 . 所得的結果較利用傳統徽擾法或變分原理所得的, 更能符合實驗值, 且當外場漸 大時, 徽擾變分和最小敏度原理近似法的優越性會更顯著. 對硫化鎘的基態來說, 磁場強度可推演到398.2 特士拉(Tesla) 仍不會造成太多誤差. 為了膫解激子能態 的精細分裂情形, 我們也把共價能態的混成效應加以考慮.***** 在第二部份, 我們建造一個雷射鍍膜系統去製備硫化鎘薄膜, 同時也對其光學性質 加以研究. 對于氙離子雷射、雷射鍍薄系統和超高真空系統的組裝和工作特性, 我 們也加以詳細說明. 利用雷射鍍膜法和熱蒸鍍法制作硫化鎘膜于玻璃和矽晶片積板 上, 薄膜具有(002) 的高方向性和85-95%的穿透率, 甚至在室溫積板上仍具有此特 性. 由雷射鍍膜法制備之薄膜較熱蒸鍍法所鍍者有較大之晶粒. 在穿透光譜中, 我 們發現薄膜的吸收邊緣隨膜厚變小而有向藍光位移(blue-shift)的現象, 在拉曼光 譜中, 我們觀測到光聲子能量隨晶粒變小和薄厚變薄而變少. 這上結顯著現象可以 用量子局限效應(quantum size effects)加以解釋. 在共振拉曼散射實驗上, 硫化鎘薄膜的橫向光聲子在膜厚小于400OA 以下, 可被48 880OA 之雷射光觀測到. 同時, 我們亦討論了縱向光聲子倍頻模出現的現象. 最后 , 我們提出一個包括干涉增強拉曼散射和共振拉曼散射機制的新方法去分析高反射 率材料和非晶質薄膜之拉曼光譜, 當利用此法去分析P 型矽晶片時, 在4880OA雷射 光激發下, 我們發現共拉曼強度可被增強80倍之多.