自我再吸收、能隙縮減和表面鈍化效應之鍺光激發光研究

The Reabsorption, Bandgap Narrowing and Passivation on Ge by Photoluminescence

錡殷弘(Yin-Hung Chi)

指導教授 ： 劉致為

國立臺灣大學/電機資訊學院/電子工程學研究所/碩士(2012年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2012.10119

摘要

本論文中，我們藉由鍺的光激發光，觀察到鍺的直接能隙和間接能隙的放光現象。鍺發光之頻譜易隨鍺的再吸收、載子濃度和表面複合速率影響，由此可觀察和分析鍺半導體的特性。
鍺在直接能隙的發光容易受再吸收效應影響，使鍺的放光頻譜易受厚度和載子分布影響。通過放光頻譜隨厚度的改變可預測內部的載子分布和載子生命周期。通過減少厚度，亦可直接比較磊晶層和塊材的頻譜差異，討論缺陷的影響。
當鍺的電子或電洞密度上升時，由於載子形成準粒子，使材料內部庫倫力作用改變而導致能隙縮減，使發光頻譜改變。由於電子和電洞兩種載子的等效重量不同，使p型和n型參雜的能隙縮減效果不同，而直接能隙和間接能隙的等效質量不同使兩者所受能隙縮減效果亦不同，導致參雜上昇時，n型、p型在不同濃度有不同發光頻譜。鍺的能隙可由EHP model分析發光頻譜而得，並比較鍺之n型、p型參雜的頻譜差異和能隙差異。
鍺可在表面生長二氧化鍺鈍化層，通過減少介面缺陷和產生固定電荷使表面複合速率降低，表面複合速率的降低可通過鍺的發光強度增加和載子生命週期上升而觀測到，介面缺陷和固定電荷可通過鋁/二氧化鍺/鍺金氧半原件的電性量測得知，通過不同厚度的二氧化鍺在表面複合速率和介面缺陷的量測及比較，可得知對二氧化鍺鈍化層來說，介面缺陷下降為表面複合速率下降的主要理由。

關鍵字

鍺再吸收 ； 光致發光 ； 能隙縮減 ； 鍺表面鈍化 ； 載子生命週期

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Ge reabsorption ； photoluminescence ； bandgap narrowing ； Ge passivation ； carrier lifetime

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