Abstract
本論文目的是研究反對稱耦合量子井，在有無外加電場下的光吸收特性， 及其在光電元件 Self-Electro-Optic-Effect Devices (SEED)之應用。反對稱耦合量子井，在傳導帶是由一對高位能和低位能的量子井，中間隔著很薄的能障所組成；但在價帶，則恰好相反，是由一對低位能和高位能的量子井所組成，由於其傳導帶和價帶的位能具有類似反對稱形狀，因此將之命名為反對稱耦合量子井。從我們的理論計算結果發現，由於反對稱耦合量子井的反對稱位能形狀，因此，外加正電場時， 其第一重電洞(heavy holes) 能階至第一電子能階的躍遷能量，會隨外加正電場增加而增加， 也就是所謂的藍移史塔克 (Stark) 效應。反之，外加負電場時，則該能量會隨外加負電場增加而減少，也就是所謂的紅移史塔克效應。而且在我們的研究中發現，這種反對稱耦合量子井的藍移量和紅移量都相當的大，因此，反對稱耦合量子井有很大的潛力， 可以用來發展特性更為良好的光電元件， 例如： SEED 、調制器 (modulator) 等等。在本篇論文中，我們有系統地研究了，反對稱耦合量子井的結構參數，包括耦合量子井總寬度、個別量子井寬度、中間能障寬度以及耦合量子井位能差， 對史塔克效應及波包函數重疊量 (envelop wavefunctionOverlap) 的影響。由於這種磷化銦 / 砷化銦鎵 / 磷化銦 / 磷砷化銦/ 磷化銦反對稱耦合量子井， 其第一重電洞能階至第一電子能階的躍遷能量， 恰好在 1.55 微米波長範圍， 而 1.55 微米波長的光波， 在光纖中傳遞時，損耗量是所有光波長中最小的。因此， 1.55 微米波長的光被普遍地應用在光纖通訊上。所以，我們利用在反對稱耦合量子井加正電場會發生藍移的特性，設計了工作在 1.55 微米波長的光電元件 SEED， 由於藍移可以除去價帶至傳導帶躍遷的吸收，所以其吸收係數比可高達 7 ， 因此，這種由反對稱耦合量子井所組成的 SEED ，適合在低電場操作，並且可以有較快的速度及較佳的光不均勻忍受度。