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研究生: 林建宏
Chien Hung Lin
論文名稱: 矽、鍺超晶格樣品之拉曼光譜研究
Raman Study of Ge/Si(100) Superlattices
指導教授: 賈至達
Chia, Chih-Ta
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 物理學系
Department of Physics
論文出版年: 2002
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 81
中文關鍵詞: 拉曼超晶格折疊聲子連續性散射位能井溫度相關
英文關鍵詞: Raman, Superlattices, Folded acoustic phonon, Continuous Emission, Quantum well, Temperature-dependent
論文種類: 學術論文
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  • 我們利用拉曼散射光譜分析MBE成長的矽、鍺超晶格樣品之結構特性、晶層厚度及E1能隙。以不同波長的雷射入射樣品,所得之拉曼光譜在100cm-1以下低頻部份,有清晰的縱向折疊聲學聲子訊號,由Rytov理論模型及光彈力學計算結果,擬合矽、鍺超晶格樣品折疊聲子拉曼位移及拉曼散射強度,所求得之矽、鍺超晶格中矽、鍺層的平均厚度與樣品TEM測得之結果一致。依據Linear-chain-model理論分析Ge-Ge光學聲子,得知矽、鍺超晶格樣品中鍺層粗糙之程度。當以532.2nm波長雷射入射所測得之拉曼光譜在200cm-1附近有一波包,此為連續性散射結果,表示這個波長雷射能量接近共振能帶,以連續性散射理論擬合求出共振能階之能量為2.32eV,此值較鍺塊材的E1能隙2.22eV為高。應是鍺層受到量子井侷限作用而使E1能隙增大約0.1eV。以476nm雷射入射,觀察到高頻部份樣品能隙所產生的螢光效應,其中心能量與連續性散射得到的結果相同;其半高寬約300±50meV,故而有類似連續性能帶結構,導致我們在514.5nm、488nm雷射入射時仍可看到連續性散射訊號。在比對不同能量雷射入射時,Ge-Ge聲子、Si-Ge聲子相對於Si-Si聲子的強度比值,可明顯看出其對應的共振雷射能量皆為接近樣品能隙的中心能量。在變溫拉曼散射實驗中,發現聲學聲子的頻率、半高寬受溫度影響的變化量遠小於光學聲子,顯示兩種聲子是源於不同之振動機制。因為折疊聲子考慮的是層跟層之間的振動模,其波向量為超晶格週期的函數,然而在300K以下的範圍內,溫度變化對超晶格厚度影響非常小,故聲學聲子之拉曼譜線相對於光學聲子變化非常小。

    1、摘要 2、緒論 參考資料 3、矽鍺超晶格樣品製成條件及結構 3.1 樣品製成:sample 21、22、23 3.2 樣品TEM圖 參考資料 4、超晶格中折疊聲子 4.1 拉曼光譜儀 4.1.1 雷射光源系統 4.1.2 雷射拉曼光譜儀系統 4.1.3 抽真空系統 4.1.4 散射光的收集 4.2 拉曼散射 4.2.1 拉曼散射原理簡介 4.2.2 矽鍺超晶格樣品拉曼光譜 4.3 折疊聲子形成 4.3.1 Linear-chain model 4.4 Rytov 理論計算折疊聲子模 4.5 由Rytov理論擬合折疊聲子光譜鋒值 4.6 彈光模式計算折疊聲子拉曼散射強度比 4.7 折疊聲子強度比擬合 4.8 結論 參考資料 5、矽、鍺超晶格樣品鍺層粗糙度 5.1 侷限在鍺層的Ge-Ge mode 5.2 超晶格樣品粗糙度 5.3 結論 參考資料 6、矽、鍺超晶格樣品量子井能隙 6.1 矽鍺能帶結構 6.2 連續性散射理論 6.3 變波長拉曼光譜 6.4 由連續性散射、螢光光譜求共振能帶 6.5 光學、聲學聲子能帶共振現象討論 6.6 結論 參考資料 7、溫度相關-矽鍺超晶格拉曼光譜 7.1 矽、鍺層聲速隨溫度變化關係 7.2 矽、鍺層折射率隨溫度變化關係 7.3 變溫時矽鍺層厚度變化 7.4 變化超晶格樣品溫度之拉曼光譜 7.5 利用(4.4.2)式計算不同溫度折疊聲子頻率 7.6 結論 參考資料 8、附錄 8.1 拉曼光譜操作 8.1.1 拉曼散射的量子理論 8.1.2 MICRO和MACRO的使用與光譜測量 8.1.3 散射光得收集方式 8.1.4 分光儀 8.2 UV/VB/IR 光譜儀 8.3 反射吸收光譜

    緒論
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