Abstract
本論文研究電子在氫化非晶矽超晶格結構中傳輸之特性，所研究的樣品是氫化非晶矽/ 氫化碳化非晶矽“組成超晶格”。樣品由輝光放電及光激電及光激發化學氣相沈積法制作。由X 光繞射及歐杰電子譜儀的分析，樣品結構具有陡峭的介面及良好的周期性，光學能隙及光激光譜峰值均呈現藍遷移的效應。光導電度量測顯示，超晶格結構具有較緩慢的光導電度衰退特性。在等效電子質量為0.1 至0.6 倍自由電子質量之假設下，分析電子在非晶矽雙位壘量子位阱結構中之非彈性散射時間及共振穿透時間，結果顯示非彈性散射時間小於共振穿透時間10的5 次方至12次方倍。本質上電子在非晶矽量子位阱結構之傳輸屬於完全非彈性碰撞過程，電子穿透過量子能階之傳輸特性無法存在。在88 K溫度下，對兩個三位壘結構及一個20周期超晶格結構夾於2 個摻磷n 型接面層(n-QW-n)之電性量測顯示，電流對電壓曲線具有“電流突起”之特性，經由穿透率對電壓在電子能量為平均熱能條件下之計算，所觀察到電流突起不是由於電子窗透過量子階所造成的。進一步的實驗系以量子位阱及超晶格結構置放於p-i-n 結構之i 層中進行照光電性量測。對於雙位壘及不同周期超晶格結構進行量測所觀察到之電流突起，嘗試以電子穿透量子能階解釋。以一系列不同位阱厚度之雙位驛結構進行室溫與77 K溫度下量測，所觀察到的電流突起與位阱層厚度無關，且於77 K時消失。比較一系列單位壘及雙位壘結構置於i 層中不同位置之電性，兩者之電流電壓特性相似，證實所觀察到之電流突起系由於電子穿透過位壘結構所造成。利用不同的單頻光照射在i 層中分別含有單位壘，雙位壘及超晶格之p-i-n 結構來分析電流電壓特性，所觀察到的電流突起系由於在i 層中兩個區域內由光激發所產生之載子被內電場吸引收集所造成，而區域是由置入i 層中之結構所劃分。由以上之分析及系列實驗證明，電子在氫化非晶矽量子位阱及超晶格結構中之傳輸是穿透過具有大阻值之位壘結構，位阱中之量子能階對電子傳輸沒有影響。電流電壓特性是由i 層中兩個區域光激發載子被收集所造成。