淡江大學覺生紀念圖書館 (TKU Library)
進階搜尋


下載電子全文限經由淡江IP使用) 
系統識別號 U0002-0102200808185700
中文論文名稱 II-VI族半導體量子環之製作與研究
英文論文名稱 Fabrication and Study for Quantum Rings of II-VI Semiconductor
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 物理學系碩士班
系所名稱(英) Department of Physics
學年度 96
學期 1
出版年 97
研究生中文姓名 林佩怡
研究生英文姓名 Pei-Yi Lin
學號 694180018
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-01-17
論文頁數 88頁
口試委員 指導教授-鄭振益
委員-唐建堯
委員-陸健榮
中文關鍵字 Ⅱ-Ⅵ族半導體  硒化鎘  量子環  量子花  量子線 
英文關鍵字 Ⅱ-Ⅵ semiconductor  CdSe  Quantum Rings  Quantum Flowers  Quant0um Wires 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 本文旨在探討II-VI族半導體量子環之產生機制。藉由改變清洗混和液方式,洗滌出不同深度之坑洞的基板,利用此基板進行磊晶並改變成熟期時間,然後再利用AFM與SEM觀測量子環之生成過程。
藉由SEM可以觀察到以水平搖晃方式所清洗出的基板進行磊晶,並改變成熟期時間,可以瞭解到在坑洞周圍的原料會聚集形成量子點,接著又因為成熟期之作用,結合形成量子環結構。
以AFM量測以平放底部方式所清洗出的基板進行磊晶,改變成熟期時間,可以觀測到在坑洞周圍的原料除了會聚集形成量子點外,也會移動到坑洞底部,使坑洞變淺,且坑洞周圍的量子點也會因為移動而結合形成量子環結構。
英文摘要 This thesis is devoted to study the formation mechanism of II-VI semiconductor quantum rings. By changing the rinsing mode of admixture liquid, substrates with holes were obtained. Then, we grow the CdSe quantum dots on these substrates, and change the ripening time. Finally we used AFM and SEM to observe the growth mechanism of the quantum rings.
Using SEM, we have observed the growth mechanism of the CdSe quantum rings on the GaAs substrate, which was rinsed horizontal falteringly, and change the ripening time. The CdSe cluster was around the holes at the beginning,then assemble to quantum dots. After more ripening time, quantum dots were associated to quantum rings.
We also observed the growth process of the CdSe quantum rings on the GaAs substrate which was rinsed with fixed position, but change ripening time. We formed that the CdSe cluster was around the holes, that not only assemble to quantum dots, but also move to the bottom of hole, and finally quantum dots were associated to quantum rings.
論文目次 目錄
序論......................................................1
ㄧ、量子結構簡介
1-1 量子點的磊晶模式....................................3
1-2 量子環..............................................6
二、實驗原理
2-1 量子侷限效應........................................8
2-2 量子點之能態結構及波函數...........................12
2-2-1單質點之能帶結構................................12
2-2-2 雙質點(paired states)之能帶結構...............15
2-3 量子點的能態密度...................................17
2-4 退火...............................................20
三、實驗裝置
3-1 熱壁式磊晶系統.....................................22
3-2 掃描式電子顯微鏡...................................27
3-3 原子力顯微鏡.......................................30
四、實驗結果與分析
4-0 砷化鎵(GaAs)基板磊晶前之表面處理.................34
4-1 砷化鎵(GaAs)基板洗滌條件測試.....................36
4-1-1 固定混合液比例,改變洗滌混合液的時間............36
4-1-2 固定混合液比例及洗滌時間,改變洗滌方式..........40
4-2硒化鎘(CdSe)量子環生成研究........................42
4-2-1 深坑洞(以水平搖晃方式洗滌)量子環..............42
4-2-1-0 硒化鎘(CdSe)量子點的生長..................42
4-2-1-1硒化鎘(CdSe)1ML系列.......................43
4-2-1-2硒化鎘(CdSe)2ML系列.......................48
4-2-1-3 小結論......................................52
4-2-2 淺坑洞(以平放底部洗滌)量子環..................54
4-2-2-1硒化鎘(CdSe)1ML系列.......................54
4-2-2-2硒化鎘(CdSe)3ML系列.......................59
4-2-2-3硒化鎘(CdSe)5ML系列.......................65
4-2-2-4 小結論......................................71
4-3 硒化鎘(CdSe)特殊結構生成研究.....................73
4-3-1 量子花.........................................73
4-3-2 量子花小結論...................................77
4-3-3量子線與量子環交錯..............................80
五、結論.................................................84
六、參考文獻.............................................86

圖1(a)~(c) 磊晶生長模式.......................................4
圖2-1 穿隧效應.....................................................9
圖2-2(a)~(c) 激子在不同侷限效應結構中的自由度................10
圖2-3 以Stranski- Kranstanov成長模式成長量子點...................11
圖2-4 為一般半導體塊材之能帶......................................14
圖2-5 量子點半導體內單電子或電洞之能階............................14
圖2-6 量子點內電子-電洞之基態能量與粒徑R之關係...................16
圖2-7 不同維度下之能態密度與能量關係圖............................19
圖2-8 應力與溫度之關係圖..........................................21
圖3-1 渦輪分子邦浦結構示意圖......................................23
圖3-2 B-A式離子真空計結構示意圖...................................24
圖3-3(a)~(b)熱壁式磊晶生長系統內部示意圖與外部構造圖..........26
圖3-4(a)~(c) 掃描式電子顯微鏡與金膜電鍍器實體照片.............28
圖3-5 SEM系統示意圖...............................................29
圖3-6(a)~(c) 原子力顯微鏡實體裝置照片.........................32
圖3-7(a)~(b) 原子力顯微鏡構造示意圖...........................33
圖4-1(a)~(k)水平搖晃方式改變混合液洗滌間10~60秒AFM二維.....37
圖4-2(a)~(k)水平搖晃方式改變混合液洗滌間10~60秒AFM三維圖...38
圖4-3(a)~(k)改變混合液洗滌時間10~60秒剖面圖.................39
圖4-4(a)~(f)洗滌混合液時間20秒改變不同洗滌方式AFM圖.........41
圖4-5 硒化鎘(CdSe)量子點生長示意圖...............................42
圖4-6(a)~(g)磊晶硒化鎘1ML系列改變成熟期0~7分鐘SEM圖80萬倍.45
圖4-7(a)~(g)磊晶硒化鎘1ML系列改變成熟期0~7分鐘SEM圖20萬倍.46
圖4-8 基板洗滌後表面很平滑時所出現的金膜紋路[24]..................47
圖4-9(a)~(f) 磊晶硒化鎘2ML系列改變成熟期0~8分鐘SEM圖80萬倍..50
圖4-10(a)~(f)磊晶硒化鎘2ML系列改變成熟期0~8分鐘SEM圖20萬倍..51
圖4-11(a)~(h)深坑洞量子環生長示意圖...........................53
圖4-12(a)~(f)磊晶硒化鎘1ML改變成熟期0~11分鐘系列二維圖.....56
圖4-13(a)~(f)磊晶硒化鎘1ML改變成熟期0~11分鐘系列三維圖.....57
圖4-14(a)~(f)磊晶硒化鎘1ML改變成熟期0~11分鐘系列剖面圖.....58
圖4-15(a)~(g)磊晶硒化鎘3ML改變成熟期0~11分鐘系列二維圖.....62
圖4-16(a)~(g)磊晶硒化鎘3ML改變成熟期0~11分鐘系列三維圖.....63
圖4-17(a)~(g)磊晶硒化鎘3ML改變成熟期0~11分鐘系列剖面圖.....64
圖4-18(a)~(g)磊晶硒化鎘5ML改變成熟期0~11分鐘系列二維圖.....68
圖4-19(a)~(g)磊晶硒化鎘5ML改變成熟期0~11分鐘系列三維圖.....69
圖4-20(a)~(g)磊晶硒化鎘5ML改變成熟期0~11分鐘系列剖面圖.....70
圖4-21(a)~(e)淺坑洞量子環生長示意圖...........................72
圖4-22(a)~(h)磊晶硒化鎘5ML改變成熟期0~7分鐘系列二維圖......75
圖4-23(a)~(h)磊晶硒化鎘5ML改變成熟期0~7分鐘系列三維圖.......76
圖4-24(a)~(f)量子花生長示意圖..................................79
圖4-25(a)~(f)磊晶硒化鎘2ML改變成熟期0~10分鐘系列80萬倍......82
圖4-26(a)~(f)磊晶硒化鎘2ML改變成熟期0~10分鐘系列20萬倍......83
參考文獻 [1] Y. Arakawn and H. Sakaki , Appl. Phys. Lett. 40, 939(1982)
[2] 開放式量子異質結構之準穩態研究,林銘杰,國立交通大學/博士論文(2002)
[3] 詹國禎 國立台灣大學 電資學院、電機工程學系暨光電工程學研究所 物理雙月刊(廿五卷三期)(2003)
[4] J. Y. Marzin, J. M. Gerard, A. Izrael,D. Barrier, and G. Bastard, Phys. Rev. Lett. 73, 716 (1994)
[5] 徐子民 國立中央大學物理系 物理雙月刊 (二一卷四期) (1999)
[6] D. Bim Berg, N. Kirstaedter, N. N. Ledentsov, ZH, I. Alferov, P.S. Kop'ev, and V. M. Ustinov, IEEE Journal of Selected Topics In Quantum Electronics ,Vol.3.No.2,196(1997)
[7] F. C. Frank, J. H. van der Merwe, Proc. Roy. Soc., A198, 205(1949)
[8] D. Granados and J. M Garcia, Appl. Phys. Lett. 82, 2892(2003)
[9] T. W. Kim, E. H. Lee, K. H. Lee, J. S. Kim. And H. L. Park, Appl. Phys. Lett. 84, 595(2004)
[10] M. Asada, Y. Miyamoto, and Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 1915 (1986)
[11] D. Leonard, M. Kishnamurthy, C. M. Reaves, S. P. Denbars, and P. M. Petroff, Appl. Phys. Lett., 63, 3203 (1993)
[12] M. V. Maximov, I. V. Kochnev, Y. M. Shernyakov, S. V. Zaitsev, N. Yu. Gordeev, A. F. Tsatsul'nikov, A. V. Sakharov, I. L. Krestnikov, P. S. Kop'ev, Z. I. Alferov, N. N. Ledentsov, D. Bimberg, A. O. Kosogov, P. Werner, and U. Gosele, Jpn. J. Appl. Phys., Part1 36, 4221 (1997)
[13] 綦振瀛、葉念慈 國立中央大學電機工程學系 物理雙月刊
(廿三卷六期) (2001)
[14] L. Banyai, I. Galbraith, C. Ell, and H. Haug, Phys. Rev.
B.,36, 6099 –1987
[15] W. C. Huang and J. T. Lue, Phys. Rev. B., 4p,17279 (1994)
[16] H. Sakaki, J. Appl. Phys. 19, 7351(1980)
[17] S. Simhony. E. Kapon, E. Colas, D. M. Hwang ,and N.G.
Stoffel, Appl. Phys. Lett, 59, 2225(1991)
[18] M.A. Haase, P. F. Baude, M. S. Hafedorn, J. Qiu. M.
Depuydt, H. Cheng, S. Guha, G. E. Hofler, and B. J. Wu, Appl.
Phys. Lett., 63, 23159 (1993)
88
[19] C. S. Kim, M. Kim, J. K. Furdyna, M. Dobrowolska, *S.
Lee, H. Rho, L. M. Smith, Howard E. Jackson, E. M. James,
Y. Xin, and N. D. Browning Phys. Rev. Lett. 85, 5(2000)
[20] Vitaliy A. Shchukin and Dieter Bimberg Rev. Mod. Phys.
71, 4(1999)
[21] AFM 原理 http://pilot.mse.nthu.edu.tw/
[22] S. N. Magonov, M. H. Whangbo, Surface analysis with STM
and AFM, VCH. Weinheim. 1996, 323p
[23] Ⅱ-Ⅵ族半導體奈米結構之研究,陳玉豐,淡江大學/物理學系
/96/碩士(2007)
[24] Ⅱ-Ⅵ族半導體量子點之穩定性研究,鄭喬鴻, 淡江大學/物
理學系/96/碩士(2007)
論文使用權限
  • 同意紙本無償授權給館內讀者為學術之目的重製使用,於2008-02-20公開。
  • 同意授權瀏覽/列印電子全文服務,於2008-03-14起公開。


  • 若您有任何疑問,請與我們聯絡!
    圖書館: 請來電 (02)2621-5656 轉 2281 或 來信