Abstract
近年來,由於可見光光源在光資訊處理系統,雷射印表機,光碟,和戶外顯示器等應用逐漸廣泛且重要,已引起世界各研究單位的注意.但是目前技技術較成熟的發光元件,操作在短波長時,其元件特性較不理想. 因此必須開發能發射更短波長的半導體材料. 本論文利用液相磊晶法成長一些較短波長的三五族磊晶層於磷砷化鎵的基板上,詳細研究其材料特性,進而製作其可見光發光二極體.本論文選擇了磷化銦鎵,磷砷化鋁鎵,和磷砷化銦鎵三種短波長的新材料來研製發光二極體, 並且研究目前商業化生產最常利用的氮離子佈質於我們所選擇的材料中,希望能提昇其發光效率.本論文大致可分成四部份: (一)磷化銦鎵同質接面黃綠光二極體:首先我們詳細研究未摻雜,及摻雜Te Zn和Mg的磷化銦鎵磊晶層之結構特性及光電特性, 由此研究我們可以得到磷化銦鎵之最佳成長條件,其背景濃度和光激光譜之半高寬,都比目前已發表的文獻資料更加優秀.另外可連續成長摻雜Te和Zn之磊晶層, 來形成p-n接面.再經過相關的製程,可製作成黃綠光發光二極體.其發光波長為585nm,量子效率約0.02%. (二)磷砷化鋁鎵/磷化銦鎵單異質接面二極體:我們也對於未摻雜及摻雜Te的磷砷化鋁鎵做完整的結構及光電特性, 並配合摻雜Zn的磷化銦鎵來製作 p-磷化銦鎵/n-磷砷化鋁鎵單異質二極體.此為唯一製作出此種元件的相關文獻. (三)磷化銦鎵/磷砷化銦鎵/磷化銦鎵雙異質接面橘光發光二極體: 在經過完整分析磷砷化銦鎵的基本材料特性後,以其為發光層,再配合磷化銦鎵作為限制層,便可形成雙異質接面. 由此可製作出發橘光(619nm)的發光二極體,其量子效率可達0.22%. (四)氮離子怖值於磷化銦鎵之光激光譜研究: 我們由此部份的研究可得到退火之最佳溫度及時間為攝氏830度-30秒,此時可得最強之光強度. 另外,氮的活化能約為0.48eV.本論文已成功製作出由橘光至黃綠光之發光二極體, 並且也探討了氮的特殊發光現象.