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系統識別號 U0002-2906201018194200
中文論文名稱 碲硒鎘鋅量子點之製作與物性研究
英文論文名稱 Fabrication and analysis of ZnCdSeTe quantum dots
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 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 袁懿宏
研究生英文姓名 Yi-Hong Yuan
學號 696210441
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-06-25
論文頁數 99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 碲硒鎘鋅 
英文關鍵字 ZnCdSeTe  photoluminescence  Hot Wall Epitaxy 
學科別分類 學科別自然科學物理
中文摘要 本論文主要在研究量子點形狀的變化與其光學性質,以及觀察量子點隨時間變化的穩定性。實驗內容包含觀察碲硒鎘鋅量子點的形狀變化過程,並討論此過程;本實驗亦研究量子點的最佳覆蓋率,進而作成多層量子點樣品,然後對其做光譜量測。此外,我們也對S-K mode量子點做時間穩定性的觀察,發現有量子點分裂成兩個量子點的現象。
英文摘要 We had observed the structure evolution & photoluminescence of ZnCdSeTe quantum dots with different coverge. We also observed the structure variation of quantum dots for 1 to 48 hours after removed the sample from the Hot-Wall epitaxy system.
The structure of ZnCdSeTe quantum dots are switched from circle to triangle then to pyramid shape as the coverage increased, and the movement of the molecular cluster play an important role in the mechanism of the structure variation.
As the time went on, large quantum dots were collapsed to smaller dots without displacement. We also found that one quantum dot was collapsed then became two quantum dots.
論文目次 目錄
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 實驗動機 2
第二章 量子點的理論簡述 3
2-1量子點的結構與磊晶模式 3
2-2電子躍遷[4] 6
2-3量子侷限效應 8
2-4 量子點之能態結構及波函數 11
2-5 量子點的能態密度 16
2-6溫度變化下的激子發光情形 20
第三章 實驗裝置與簡介 21
3-1 熱壁式磊晶系統 21
3-2 光激發發光實驗系統 27
3-3 掃描式電子顯微鏡(SEM) 31
3-4 原子力顯微鏡(AFM) 33
第四章 量子點製作與討論 36
4-1 實驗的前置工作 36
4-2 樣品的生長條件與速率 37
4-3 樣品的成分 39
4-4量子點的製作 41
4-5 量子點的剖面分析 46
4-6 量子點的變化過程 52
4-7 四邊形量子點的細微觀察 55
4-8 結論 58
第五章 最佳覆蓋率之研究與其多層量子點光 59
5-1 量子點的最佳覆蓋率 59
5-2 量子點各個覆蓋厚度PL測量 70
5-3 多層量子點光譜測量 73
5-4 結論 74
第六章 S-K mode 量子點的時間穩定性 75
6-1 AFM觀測S-K mode量子點 75
6-2 量測量子點隨時間變化 82
6-3 量子點的分裂移動現象 87
6-4 結論 93
第七章 總結 94
參考文件 96


圖表目錄
圖2-1 磊晶成長模式…………………………………………………5
圖2-2 光與固體之交互作用示意圖………………………………….7
圖2-3 激子在不同侷限效應結構中的自由度……………………….9
圖2-4 以Stranski- Kranstanov成長模式成長量子點……………….10
圖2-5 為一般半導體塊材之能帶…………………………………...13
圖2-6 量子點半導體內單電子或電洞之能階……………………...13
圖2-7 量子點內電子-電洞之基態能量與粒徑R之關係………….15
圖2-8 不同維度下之能態密度與能量關係圖……………………...19
圖3-1 熱壁式磊晶系統……………………………………………...22
圖3-1-1 真空系統示意圖……………………………………………..23
圖3-1-2 渦輪分子泵浦結構示………………………………..………24
圖3-1-3 B-A式離子真空計結構示意圖…………………………...…25
圖3-2 光激發發光光譜實驗裝置圖…………………………..…….30
圖3-3 SEM系統………………………………………………..……32
圖3-3-1 SEM系統示意圖……………………………………..………32
圖3-4 原子力顯微鏡示意圖………………………………….……..35
圖4-1 SEM測量生長速率的膜厚圖………………………………..38
圖4-2 薄膜的X-ray繞射圖…………………………………………40
圖4-3(a) 1.5Å~2ML量子點圖………………………………………...42
圖4-3(b) 2.25ML~3ML量子點圖……………………………………..43
圖4-3-1 1.5ML~3ML量子點放大圖………………………………...44
圖4-3-2 1.5ML~3ML部分明亮清晰後比較圖……………………...45
圖4-4 1.5ML剖面圖以及以等高線明暗量子點精確圖…………46
圖4-4-1 2ML剖面圖以及以等高線明暗量子點精確圖……………47
圖4-4-2 2.25ML量子點剖面圖以及其等高線精確結構圖………...48
圖4-4-3 2.5ML量子點剖面圖以及其等高線精確結構圖…………49
圖4-4-4 2.75ML剖面圖與四邊形量子點結構圖…………………..50
圖4-4-5 3ML剖面圖與四邊形量子點結構圖………………………51
圖4-5 量子點型變圖……………………………………………….54
圖4-6 2.75ML量子點AFM2um*2um細掃圖………………………56
圖4-6-1 3維下方圖…………………………………………………...56
圖4-6-2 3維右方圖…………………………………………………...57
圖4-6-3 3維上方圖…………………………………………………...57
圖4-6-4 3維左方圖…………………………………………………...57
圖5-1 各個覆蓋厚度AFM圖以及2ML原圖………………………62
圖5-1-1 各個覆蓋厚度AFM圖以及2ML原3D圖………………..63
圖5-1-2 各個覆蓋厚度AFM剖面圖………………………………..64
圖5-1-3 覆蓋率與密度圖……………………………………………65
圖5-1-4 覆蓋率變化體積長條統計圖………………………………66
圖5-1-5 覆蓋率變化面積長條統計圖………………………………67
圖5-1-6 覆蓋率變化高度長條統計圖………………………………68
圖5-1-7 覆蓋率變化週長長條統計圖………………………………69
圖5-2 隨覆蓋率增加光激發光測量圖…………………………….72
圖5-2-1 藍位移與紅位移示意圖……………………………………72
圖5-3 多層最佳覆蓋量子點PL測量………………………………73
圖6-1(a) 第1小時到第48小時AFM觀測圖……………………….76
圖6-1(b) 第1小時到第48小時AFM觀測圖………………………77
圖6-1-1(a) 第1小時到第48小時AFM觀測點標記圖…………….78
圖6-1-1(b) 第1小時到第48小時AFM觀測點標記圖…………….79
圖6-1-2(a) 1小時到48小時剖面圖………………………………….80
圖6-1-2(b) 1小時到48小時剖面圖…………………………………81
表6-2 時間變化、A點與B點峰值、兩點的共同半高邊緣值表
格……………………………………………………………… 83
圖6-2 A、B點的間距隨時間變化作圖………………………….84
圖6-2-1 兩點的共同半高邊緣值對時間作圖……………………….84
圖6-2-2 A點峰值對時間作圖……………………………………….85
圖6-2-3 B點峰值對時間作圖……………………………………….85
圖6-2-4 B峰值減去A峰值對時間作圖……………………………..86
圖6-3 1到48小時放大2um*2um圖………………………………89
圖6-3-1 1到48小時放大2um*2um清晰圖………………………….90
圖6-3-2 1到48小時A點分子堆分裂移動圖……………………….91
圖6-3-3 1到48小時A、B、C三點變化示意圖…………………………….92
參考文獻 參考文件

[1] F. C. Frank, J. H. van der Merwe, Proc. Roy. Soc., A198, 205(1949)
[2] M. Volmer, A. Weber, Z. Phys. Chem. 119, 277(1926)
[3] D. J. Eaglesham, M. Cerullo, Phys. Rev. Lett., 1943(1990)
[4] Ⅱ-Ⅵ族半導體多層膜量子井之介面與光學物性之關係,鄧光佑,淡江大學/物理系/91/碩士(2002)
[5] Y. Arakawa, and H. Sakaki, Appl. Phys. Lett. 40, 39 (1982)
[6] M. Asada, Y. Miyamoto, and Y. Suematsu, IEEE J. Quantum Electron. QE-22, 1915 (1986)
[7] 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)
[8] D. Leonard, M. Kishnamurthy, C. M. Reaves, S. P. Denbars, and P. M. Petroff, Appl. Phys. Lett., 63, 3203 (1993)
[9] P. G. Eliseev, H. Li, A. Stintz, G. T. Liu, T. C. Newell, K. J. Malloy, L. F. Lester, Appl. Phys. Lett., 77, 262 (2000)
[10] 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. Gösele, Jpn. J. Appl. Phys., Part1 36, 4221 (1997)
[11] H. Haug, S. W. Koch, Quantum Theory of the Optical and Electronic Properties of Semiconductor",(world scientific ,singapore 1990), chap20.
[12] L. Banyai, I. Galbraith, C. Ell, and H. Haug, Phys. Rev. B.,36, 6099 –1987
[13] W. C. Huang and J. T. Lue, Phys. Rev. B., 4p, 17279 (1994)
[14] H. Sakaki, J. Appl. Phys. 19, 7351(1980)
[15] S. Simhony. E. Kapon, E. Colas, D. M. Hwang ,and N.G. Stoffel, Appl. Phys. Lett, 59, 2225(1991)
[16] 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)
[17] R. L. Greene and K. K. Bajaj. S. S. Com. 45, 831 (1983)
[18] Y. P. Varshni. Physica. 34 , 149(1967)
[19] Maria J. S. P. Brasil, Maria C. Tamargo, R. E. Nahory, H. L. Gilchrist, and R. J. Martin, Appl. Phys. Lett. 59, 1206 (1991)
[20] Y. J. Lai, C. S. Yang, W. K. Chen, M. C. Lee, W. H. Chang, W. C. Chou, J. S. Wang, W. J. Huang, and Erik S. Jeng, Appl. Phys. Lett. 90, 083116 (2007)
[21] A. Raab and G. Springholz, Appl. Phys. Lett. 77, 2991 (2000)
[22] S. Lee, I. Daruka, C. S. Kim, A.-L. Barabási , J. L. Merz, and J. K. Furdyna, Phys. Rev. Lett. 81, 3479-3482 (1998)
[23] P. K. Basu, Theory of Optical Processes in Semiconductor
[24] T. W. Kim, H. S. Lee and H. L. Park, Appl. Phys. Lett. 88, 043111 (2006)
[25] H. S. Lee and H. L. Park, T. W. Kim, Appl. Phys. Lett. 92, 052108 (2008)
[26] H. Y. Liu_ and M. J. Steer, T. J. Badcock, D. J. Mowbray, M. S. Skolnick, and F. Suarez, J. S. Ng, M. Hopkinson, and J. P. R. David, J. Appl. Phys. 99, 046104 (2006)
[27] Yong-Hua Li, Aron Walsh, Shiyou Chen, Wan-Jian Yin, Ji-Hui Yang, Jingbo Li, Juarez L. F. Da Silva, X. G. Gong, and Su-Huai Wei, Appl. Phys. Lett. 94, 212109 (2009)
[28] Andriy Zakutayev, Janet Tate, Heather A. S. Platt, Douglas A. Keszler, Alireza Barati, Andreas Klein, and Wolfram Jaegermann, Appl. Phys. Lett. 96, 162110 (2010)
[29] G. Springholz and L. Abtin, V. Holy, Appl. Phys. Lett. 90, 113119 (2007)
[30]W. C. Ke, L. Lee, C. Y. Chen, W. C. Tsai, W.-H. Chang, W. C. Chou, M. C. Lee, and W. K. Chen, W. J. Lin and Y. C. Cheng, Appl. Phys. Lett. 89, 263117 (2006)
[31] 科學發展 2008 年11 月, 431 期
[32] Ⅱ-Ⅵ族半導體奈米結構生長機制之研究,李偉新,淡江大學/物
理系/97/碩士 (2008)
[33] Ⅱ-Ⅵ族半導體奈米結構之研究,陳玉豐,淡江大學物理系/96/
碩士 (2007)
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