Abstract
真實空間轉換元件, 是利用熱電子在兩層半導體材料之間的轉換而有負電阻效應, 其元件可以應用在電學、光學及邏輯上面。尤其在室溫時光學的訊號遠比電性上的訊號來的明顯, 這也構成在光學上研究的價值。由於8們要增加光訊號的強度, 故在真實空間轉換元件結構上加上量子井的結構, 以期有光的限制性及電的限制性, 俾增加發光效率。故我們以量子井結構為基礎, 做一系列關於元件應發光波長的討論。由於在真實空間轉換元件結構中加入了量子井結構, 使得在導帶中的電子及在價帶中的電洞因受到能障的限制而有束縛態的產生, 因此若我們將量子井中的電子電洞分別激發, 則觀察到的發光波長則不能由塊材中的能隙來推求的。必須利用量子力學來求的其束縛態能階及相對應的發光波長。又由於在其結構中我們是以有應變的磊晶層來成長量子井, 故在計算量子井結構中的束縛態能階時, 我們也必須要考慮到因為磊晶層的晶格不匹配導致的應變對於材料能隙的影響及對於價帶中重電洞及輕電洞的分離, 其效應對於在量子井中的束縛態的能階影響及相對應的發光波長也是考慮的重點。又我們將長晶樣本在低溫時量測其光激光譜, 由於庫倫力的關係, 被激發的電子電洞會彼此吸引而形成激子, 而激子的束縛能也必須經過計算來求得關於光激光譜其波峰值更精確的修正。本論文中將所量測到光激光譜峰值以上述的理論及考慮各種效應, 加以計算, 並和實驗值做一對照, 發現到與實驗值的誤差甚小, 並藉以為基礎可用來設計元件的發光波長, 另外也可看出發光波長與結構之間的關係。本論文共分四章, 第一章是介紹真實空間轉換元件的發展歷史及其應用, 第二章是講述當結構有量子效應時, 其導帶及價帶的束縛態的計算理論, 另外8 是有應變時, 材料中的能隙及原本簡併的重電洞及輕電洞分離的程度對束縛態及發光波長的影響。最後是考慮在低溫下激子的束縛能的問題。第三章是各種條件下計算的結果, 以及光激光譜的實驗結果以為驗證。第四章則是結論與討論。由計算的結果我們可以瞭解到量子井的寬度對發光波長的影響甚具, 而在相同的量子井寬度下, 磊晶層的應變效應亦顯的十分重要。更由對實驗的驗證, 我們可以針對欲發光的波長設計元件結構及磊晶的組成等。