選擇性氧化複晶矽鍺形成鍺量子點的光特性與光二極體研製

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研究生：	蘇佩徵 Pei-Cheng Su
論文名稱：	選擇性氧化複晶矽鍺形成鍺量子點的光特性與光二極體研製 Optical Properties of Ge Dots Formed by Oxidation of Poly-SiGe and Photodiode
指導教授：	李佩雯 Pei-Wen Li
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	資訊電機學院 - 電機工程學系 Department of Electrical Engineering
畢業學年度：	93
語文別：	中文
論文頁數：	76
中文關鍵詞：	鍺量子點、光二極體
外文關鍵詞：	photodiode, Ge dot
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本論文之研究重點，在於發展鍺量子點應用於光電元件的研製。長久以來，矽元件技術應用集中在電性元件，而化合物半導體主宰了整個光電元件及高頻元件的領域。故本論文之重點放在可相容於目前矽元件製作技術以及提高製程的穩定性與再現性，並且降低製程成本的鍺量子點光二極體。
在本篇論文中，藉由”矽鍺選擇性氧化法”形成鍺量子點，並且實際製作出光二極體。實驗中，在室溫下量測PL可得ㄧ放射光譜在3eV，是屬於紫光的範圍；而控制鍺量子點的大小便可以使放射光譜的能量有所改變，不再像化合物半導體需要變換材料或其莫耳分量才能達到此目的。

表目錄………………………………………………………………………Ⅰ
圖目錄………………………………………………………………………Ⅱ
序章  論文結構介紹………………………………………………………Ⅵ
第一章 介紹………………………………………………………………1
1-1研究動機………………………………………………………………1
1-2 研究目的……………………………………………………………2
1-3矽基(Si-based)在光二極體的發展沿革………………………………3
第二章 文獻探討…………………………………………………10
2-1 前言………………………………………………………………10
2-2光二極體工作原理………………………………………………10
2-3應用Ⅳ族半導體材料在奈米光電元件上………………………12
2-3-1 矽鍺/矽超晶格量子井光偵測器……………………………13
2-3-2 奈米尺寸之量子效應………………………………………14
2-3-2-1 量子侷限效應……………………………………………14
2-3-2-2 能帶結構的改變…………………………………………14
2-3-3 矽量子點與鍺量子點的比較…………………………………15
2-4 鍺量子點的研製………………………………………………………16
2-4-1鍺量子點光二極體…………………………………………16
2-4-2鍺量子點之相關備製方法…………………………………17
第三章 鍺量子點之實驗設計與分析……………………………………26
3-1 前言………………………………………………………………26
3-2 藉由LPCVD沈積複晶矽鍺成長制………………………………26
3-2-1 SiH4與GeH4的化學作用……………………………………26
3-2-2 影響複晶矽鍺沈積因素……………………………………27
3-3 利用LPCVD研製鍺量子點……………………………………27
3-3-1 矽/鍺選擇性氧化……………………………………………27
3-4 氧化單晶矽鍺析出鍺量子點的量測結果……………………28
3-5 氧化複晶矽鍺析出鍺量子點的特性分析……………………29
3-5-1 SEM結果………………………………………………………29
3-5-2 PL量測分析……………………………………………………30
3-5-3 I-V特性………………………………………………………32
第四章 光二極體設計分析………………………………………………55
4-1 前言………………………………………………………………55
4-2 鍺量子點光二極體設計…………………………………………55
4-3 鍺量子點光二極體製程步驟……………………………………57
4-4 結果與討論………………………………………………………58
第五章 總結與未來展望…………………………………………………73
參考文獻資料………………………………………………………………74

                                

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