林浩雄臺灣大學：電子工程學研究所徐震宇Shyu, Jen-YuJen-YuShyu2007-11-272018-07-102007-11-272018-07-102007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/57494本論文的研究主題為銻砷化鎵塊材，以氣態源分子束磊晶法成長在(100)和(111)B 偏(100)方向2度的半絕緣砷化鎵基板上，探討其光學與結構特性。我們觀察到當基板溫度從450°C上升至550°C時，成長在(100)方向砷化鎵基板上的樣品隨溫度的上升，磊晶層中銻的含量從30％減少至10％。這是由於銻原子有較高的昇華能量與較低的原子化能量，使銻原子較砷原子容易嵌入銻砷化鎵三元化合物磊晶層中，故隨著成長溫度增加，銻砷化鎵磊晶層中的銻成分會隨之減少。而成長在(111)B方向砷化鎵基板上的樣品，除了成長溫度為550°C可以由高解析X光繞射儀定出含銻成分為0.16之外，其他低於此溫度的(111)B樣品都出現相分離的現象。此外在相同含銻成分下，成長在(111)B基板的樣品，其能隙會較成長於(100)基板上的樣品要來的高，這是由於在(100)砷化鎵基板上以分子束磊晶成長銻砷化鎵磊晶層，在沿著{111}方向的面會有自發性排序的情形，這會使(100)基板上的樣品能隙縮減，而(111)B基板成長的樣品則無此特性，故能隙會較(100)基板成長樣品來的高。 我們量測成長在(100)方向基板上的五片樣品(C1786-C1790)的吸收係數，在能隙之下都還有吸收。我們認為這些樣品都有成分不均勻的現象，這是造成能隙以下還有帶尾能階吸收的原因，由此實驗可以看出隨著基板成長溫度增加，樣品的成分不均勻越嚴重。而成長於(111)B方向基板上的五片樣品(C1786-C1790)的吸收係數量測結果，成分分佈的不均勻性要比成長在(100)砷化鎵基板上的樣品來的嚴重，帶尾能階吸收延伸很長，可能是由於其中還存有不同成分的吸收或許多連續成分的吸收所致，此結果與高解析X光繞射儀的相分離結果一致。In this thesis, we study the optical and structural properties of GaAsSb bulk layers grown on (100) and (111)B semi-insulating GaAs substrates by gas source molecular beam epitaxy. The Sb composition drops from 0.3 to 0.1 as the substrate temperature increases from 450 to 550°C, indicating that Sb has a higher incorporation rate at lower growth temperature. It is due to the differences between the sublimation and atomization energies of As and Sb. The (111)B GaAsSb epilayers show phase separation when the substrate temperature is lower than 550°C. Furthermore, the band-gap energy of the (111)B sample was found to be larger than that of the (100) sample from the photoluminescence and optical absorption measurements. The lower band-gap energy observed in the (100) sample is probably induced by the increase in the spontaneous ordering. We observed that the (100) samples grown at higher temperature have larger below band-gap absorption, indicating more significant compositional fluctuation. The band tail states absorption of (111)B samples was found much more stronger and broader than that of the (100) samples. It arises from fierce compositional disorder, which is supported by the high resolution XRD measurement.中文摘要 I Abstract III 目 錄 IV 附表索引 VI 附圖索引 VII 第一章 導論 1 第二章 製程與量測 5 2.1塊材樣品磊晶 5 2.2高解析X光繞射儀(HRXRD) 6 2.3穿透譜(Transmission spectrum)量測系統 6 2.4光激發螢光放光(photoluminescence, PL)量測系統 8 第三章 實驗結果與討論 10 3.1高解析度X光繞射分析 10 3.2材料能隙分析 11 3.3變溫PL分析 12 3.4變光激發強度PL分析 17 3.5室溫PL量測 18 3.6成長於(100)與(111)B基板上相同磊晶條件樣品比較 19 第四章 總結 43 參考文獻: 451539100 bytesapplication/pdfen-US銻砷化鎵GaAsSbthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/57494/1/ntu-96-R94943050-1.pdf