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系統識別號 U0002-1201201203264700
中文論文名稱 以ITO基板生長CdSSe量子點之研究
英文論文名稱 The study of the CdSSe quantum dots on ITO substrate
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 100
學期 1
出版年 101
研究生中文姓名 游志鴻
研究生英文姓名 Chih-Hing Yu
學號 697210218
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2012-01-02
論文頁數 80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 硒硫鎘  發光  熱壁式磊晶 
英文關鍵字 CdSSe  photoluminescene  Hot Wall Epitaxy 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 本論文主要內容是以ITO作為間隔層在玻璃基板上生長埋入式CdSSe量子點,以及觀察熱退火對其發光的影響。實驗內容包含觀察熱退火對ITO、CdSSe量子點之影響,並討論此過程,除此之外並觀察ITO對CdSSe量子點的最佳覆蓋率,進而作成三層量子點樣品,然後對其做光譜量測,其中CdSe量子點的光譜呈現藍位移現象,這跟量子點的尺寸有關,另外我們已可在室溫下觀察到CdSSe量子點的發光。
英文摘要 We used the ITO film as the buffer layer to grow CdSSe quantum dots on glass substrate. And we also observed the annealing effects on CdSSe quantum dots light emitting. The first of all , we changed the thermal annealing temperature and time to find out the best process condition. Then we used the ITO as the capped layer to cover the CdSSe quantum dots. We can use the AFM to find out the best coverage of ITO.At last we observed the photoluminescence of ITO/CdSSe/ITO/glass heterostructure. Because of lattice dialation ,the photoluminescence of CdSe quantum dots has blue shift.
論文目次 一、緒論 1
1-1前言 1
1-2透明導電薄膜 2
1-3實驗動機 3
二、量子理論簡述 4
2-1量子侷限效應 4
2-2 量子點之能態結構及波函數 7
2-2-1單質點之能帶結構 7
2-2-2雙質點(paired states)之能帶結構 10
2-3量子點的能態密度 12
2-4熱退火 16
2-5溫度變化下的激子放射情形 18
三、實驗裝置 19
3-1熱壁式磊晶系統(Hot Wall Epitaxy) 19
3-2光激發發光實驗系統 24
3-3掃描式電子顯微鏡(SEM) 28
3-4原子力顯微鏡(AFM) 30
3-5X-Ray繞射分析 33
四、實驗結果與分析: 35
4-1(ITO)基板磊晶前的備置與表面處理 35
4-2 ITO薄膜的生長及熱退火之最佳條件 38
4-2-1 ITO的生長速率測量 38
4-2-2 ITO熱退火最佳處理時間 40
4-2-3 ITO熱處理討論 41
4-3 CdSSe量子點的生長及熱退火之最佳條件 49
4-3-1 CdSSe的生長速率測量 49
4-3-2 4000s CdSSe的PL圖與X-ray分析圖 51
4-3-3 CdSSe量子點熱退火最佳條件 54
4-3-4 CdSSe量子點最佳覆蓋條件 60
五、最佳覆蓋率之多層量子點光學量測: 69
5-1成熟效應對三層量子點的發光影響 69
5-2三層量子點的發光隨著溫度的變化 71
5-3 結論 76
參考文獻 77

圖目錄
圖2-1 激子在不同侷限效應結構中的自由度…………………………5
圖2-2 Stranski- Kranstanov量子點成長模式………………………6
圖2-3 一般半導體塊材之能帶…………………………………………9
圖2-4 半導體量子點內單電子或電洞之能階…………………………9
圖2-5 量子點內電子-電洞之基態能量與粒徑R之關係……………11
圖2-6 不同維度下之能態密度與能量關係圖 ………………………15
圖2-7 溫度和硬度(應力)之關係圖 …………………………………17
圖3-1 熱壁式磊晶生長系統 …………………………………………21
圖3-2 渦輪分子邦浦結構示意圖 ……………………………………22
圖3-3 B-A式離子真空計結構示意圖…………………………………22
圖3-4 光激發發光光譜實驗裝置圖 …………………………………27
圖3-5 SEM系統實體圖…………………………………………………29
圖3-6 SEM系統示意圖…………………………………………………29
圖3-7 原子力顯微鏡實體圖 …………………………………………32
圖3-8 原子力顯微鏡示意圖 …………………………………………32
圖3-9 X-Ray繞射示意圖………………………………………………34
圖4-1 改變硫酸與雙氧水混合液(H2SO4 : H2O2 = 3 : 1)洗滌時間 0~15分鐘AFM觀察圖 ………………………………………………………37
圖4-2 ITO薄膜生長示意圖……………………………………………38
圖4-3 ITO薄膜生長的SEM 觀察厚度影像圖………………………39
圖4-4 ITO薄膜未熱退火處理之表面AFM圖…………………………40
圖4-5 ITO薄膜熱處理之表面AFM圖 (3D) …………………………42
圖4-6 ITO薄膜熱處理之表面AFM圖 (2D) …………………………44
圖4-7 ITO薄膜熱處理之表面AFM圖 5um*5um (3D) ………………45
圖4-8 ITO薄膜熱處理之表面AFM圖 5um*5um (2D) ………………47
圖4-9 ITO薄膜表面粗糙度隨時間的變化……………………………48
圖4-10 ITO樣品surfaceroughness ………………………………48
圖4-11 硒硫鎘(CdSSe)薄膜生長示意圖 ……………………………49
圖4-12 CdSSe薄膜生長的SEM 觀察厚度影像圖……………………50
圖4-13 CdSSe生長在 GaAs基板上示意圖…………………………51
圖4-14 4000s CdSSe 薄膜 的Photoluminsence……………………52
圖4-15 (a) 4000s CdSSe 薄膜 X-ray繞射分析圖(2-theta) ……53
圖4-15 (b) CdS0.80Se0.20 X-ray圖 …………………………………53
圖4-16 CdSSe 量子點生長示意圖……………………………………54
圖4-17 CdSSe 量子點生長改變熱退火時間AFM圖(10um)…………57
圖4-18 CdSSe 量子點生長改變熱退火時間AFM圖(5um) …………58
圖4-19 CdSSe 量子點平均高度隨熱退火時間便變化圖 …………59
圖4-20 CdSSe 量子點密度隨熱退火時間便變化圖…………………59
圖4-21 ITO覆蓋CdSSe量子點生長示意圖 …………………………60
圖4-22 (a)CdSSe 量子點覆蓋各種厚度AFM圖(3d)………………63
圖4-23 CdSSe 量子點覆蓋各種厚度AFM圖5um (3d)………………64
圖4-24 CdSSe 量子點覆蓋各種厚度AFM圖1um (3d)………………65
圖4-25 CdSSe 量子點覆蓋各種厚度橫截面及高度圖………………67
圖4-26 CdSSe 量子點覆蓋各種厚度密度變化圖……………………68
圖4-27 CdSSe 量子點覆蓋各種厚度表面粗糙度變化圖……………68
圖5-1 多層最佳覆蓋量子點熱退火與未熱退火PL發光圖…………70
圖5-2 多層量子點隨著溫度變化之PL測量…………………………73
圖5-3 PbS量子點能隙隨溫度變化的大小與量子點尺寸關係圖……74
圖5-4 多層量子點peak位置隨著溫度變化圖………………………74
圖5-5 多層量子點發光半高寬隨著溫度變化圖 ……………………75
圖5-6 CdSe量子點PL光譜隨溫度的變化曲線圖……………………75

表目錄
表4-1 ITO熱處理溫度時間與表面粗糙度對照表……………………41
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