嵌入硒化鎘量子點之介電質光子晶體微共振腔之研究

Study of Dielectric Photonic Crystal Microcavities Embedded with CdSe Quantum Dots

楊創合(Chuang-He Yang)

指導教授 ： 毛明華

國立臺灣大學/電機資訊學院/電子工程學研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2011.01040

摘要

本論文利用RSoft套裝軟體之平面波展開法(Plane Wave Expansion)來模擬光子晶體的光能隙(Photonic Band Gap)，設計出光能隙落在可見光範圍之結構。實驗上，我們利用電漿輔助化學氣相沉積系統(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)成長之氮化矽作為光學共振腔的介電材料，經過電子束直寫微影技術，定義出所設計之光子晶體結構與缺陷共振腔(defect cavity)，再以乾式與濕式蝕刻做出介電質材料二維光子晶體被動元件，最後利用光纖尖頭滴量子點法將主動發光材料硒化鎘(CdSe)沾在光子晶體微共振腔區域，讓量子點的發光在微共振腔模態上獲得增強。
我們設計基本的直線型與六角型微共振腔，改變其共振腔大小，觀察模態位置，並且和模擬結果之波長互相對應。
我們在不同溫度下量測光子晶體模態，發現模態位置隨溫度升高而紅移，且紅移量在高溫較顯著，此現象在其他文獻中也有發生，解釋其原因是由於氮化矽材料之折射係數對溫度呈現二次曲線變化所造成。
接著我們改變激發光源的強度，觀察發光強度與激發強度之間的關係。在激發強度小於0.1mW時，兩者呈現線性變化；在激發強度大於0.1mW時，量子點模態的強度趨於飽和，推測是由於樣品熱效應的影響。於是我們利用脈衝雷射激發以降低樣品熱效應，成功將激發強度增加至0.3mW，量子點模態的強度仍能線性增強。

關鍵字

光子晶體 ； 氮化矽 ； 微共振腔 ； 量子點

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無資料

並列關鍵字

photonic crystal ； silicon nitride ； microcavity ； quantum dots

參考文獻

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