II-VI族半磁性半導體薄膜光學特性之研究(I)

Abstract

本計畫探討在硫化鎘薄膜中加入一些如錳 或鐵等磁性元素使成為半磁性半導體的材料之 製作與研究這些半磁性半導體的光學及磁性的 特性,計畫將分為下列幾個階段:(1)利用RF濺鍍 法,製作高品質的硫化鎘薄膜.今年更進行有關 UHV雷射鍍膜法的先期研究,以達到能掌握控制 晶粒大小及厚度技術,期能製作出高品質薄膜, 以配合吸收光譜的量測,以及光激冷光輻射光 譜的測量以研究晶粒大小幾何變化對激子能階 的影響;研究溫度變化對同一大小晶粒光激冷 光輻射光譜的影響;另外還要研究晶粒邊界改 變時,硫化鎘電性的變化情形及因為晶粒大小 的變化,硫化鎘光縱支聲子及光橫支聲子譜線相互間發生消長或各別所造譜線藍位移的情形 ;我們也將研究干涉加強拉曼光譜強度隨晶粒 幾何的變化情形;(2)利用RF濺鍍法:採用雙電子 鎗,製作高品質的半磁性半導體Cd/sub1-x/Mn/sub x/ S及Cd/sub 1-x/Fe/sub x/S,繼續用Nd:Yag雷射從事蒸鍍 DMS薄膜的工作以資比較並掌握控制Mn及Fe的成 分X,使得X的值能界於0.001.ltoreq.x.ltoreq.0.35範圍. 利用光激冷光輻射系統並配合超導磁鐵系統, 探討不同成分磁元素或不同濃度的同種磁性元 素在有無外加磁場作用下,激子譜線位置之變 化,並探討磁離子成分與激子譜線位置變化之 關係,以研究磁離子所造成的區域場對硫化鎘 能帶分裂的影響及由外加磁場造成的磁光效應 .我們也將探討巨量的吉曼分裂及巨大法拉第 轉動的效應,以進一步了解sp-d對易交互作用的 機制,並研究磁場對光調制的現象.另外我們將 做一些先期研究,探討成長一些立方晶格結構 的半磁性半導體,例如Cd/sub 1-x/Fe/sub x/Te、Cd/sub 1-x/Mn/sub x/Te在這些DMS中,其輕重電洞能帶是簡 併的.我們將研究外加場(磁、電及應力)對這些 簡併能帶分裂的影響.我們除了進行探討硫化 錳鎘及硫化鐵鎘及其他種類半磁性半導體在外 加磁場壓力下所表現的物理特性外,並將探討 以晶格常數接近CdS的基板,在基板上逐層鍍上 CdS薄膜,使厚度約從0.01.mu.m到10-20.mu.m,利用反射 率、PL及偏極PL來研究在零壓力或有外加壓力 下CdS由於逐層生長造成的應變對價電子能帶( Valence band)分裂的影響.