Abstract
InAs/GaAs(001)異質結構有許多重要的元件應用，如在砷化鎵基板製作 1.3微米量子點雷射及量子點紅外光電探測器。高電子遷移率的InAs亦可應 用於高速的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。除了元件應用外 ，砷化銦和砷化鎵材料（7.2％）之間的高晶格失配在InAs/GaAs異質結構 磊晶時產生的效應與現象亦是有趣的基礎研究課題。 本論文主要是探討於分子束磊晶(MBE)時銻原子與氫原子的效應。論 文的第一部分，探討銻原子在GaAs(001)表面之預處理對成長於其上之InAs 生長模式的影響。實驗觀察到不同的銻預處理過程會導致兩種不同類型的 晶格能量弛豫機制，由原位的反射高能電子衍射圖案的觀測顯示，當厚度 增加時，在不同Sb-產生的模板上生長之InAs層其能量弛豫機制是通過為形 成微晶面 (faceting) 的方式進行（亦稱Stranski-Krastanov的生長模式）。而在無銻的情況下InAs/GaAs磊晶之弛豫機制，是在介面形成魯姆爾 (Lomer) 型位錯的法蘭克-凡德爾莫維 (Frank - van der Merwe) 成長機制。後一種機制與其他研究小組的實驗報告類似。我們提出了一個表面能量的 模型來解釋這兩種能量弛豫現象。論文的第二部分探討了在生長時加上氫等離子體輻照對材料光學性能的影響。本實驗所用之氫輻照與大多數研究不同，一般使用以鎢燈絲高溫裂解氫分子形成之氫原子，而本實驗是使用RF頻率氫等離子體電漿源(美 國VEECO製造)。實驗發現，在高溫退火後InAs量子點結構及光學性能之 變化甚微，但在發光性能上，氫輔助生長的量子點，相比於無 H處理的樣品，其室溫光激發發光強度增強一個數量級。此外本實驗又發 現氫等離子體輻照是一非常有效的，低溫GaAs(001)表面氧化層清除步驟 。又經由低溫光激發和平面視透射電鏡技術的觀察，發現在生長過程的使 用氫等離子體照射顯著提高了InAs 量子點及均勻性