Abstract
本論文分理論及實驗兩方面研究砷化鎵－砷化鋁鎵超晶格結構之光學非線性二次諧波效應。以往對於單一物質的非線性二次諧波已有許多研究，但對於超晶格的結構則最近才見廣泛討論。本文首先以理論預測對於不對稱量子井結構，由於電子及電洞往相反方向移動，造成極大的電偶極矩，加強了光的躍遷，因而加強了非線性極光化，然而對於對稱的量子井結構而言，則無二階非線性極化光。實驗上，首先對一對稱結構之超晶格做量測，其反射式的二次諧波與單一塊材物質幾乎完全相同，表示其內只有單一的二階非線性電極化率，與預測吻合。而對於不對稱的量子井結構而言，實驗上確實有看到加強效應，且其大於單一塊材物質5 倍以上。另外也發現某些不對稱結構之反射式二次諧波對角度的變化，存在有許多不同的二階非線性電極化率，且在不同的角度做相位匹配，這些現象都驗證了不對稱結構對二次諧波產生的機制不同於單一塊材物質。另一方面，實驗上做了許多塊雜質布值濃度大的材料，目的是希望造成能帶傾斜，以增加不對稱性，但結果發現由於佈值濃度大造成的極高狀態密度已使倍頻光被吸收，而實驗上偵測不到任何二次諧波訊號。根據我的經驗欲偵測到不對稱量子井結構的加強效應，在導電帶上至少須有二個次能帶的存在，以做光學躍遷。另外，雜質佈值濃度不宜太大，否則無法偵測到倍頻光，另外由實驗上可信的結果發現，加強的程度不如預測中的大，吾人認為只用量子井的電子，電洞函數來估算二階電極化率太過理想化，忽略了電子電子碰撞、散射、吸收等等許多實際上的考慮。