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探討極化效應與活性區優化對深紫外光發光二極體之影響

為了解決SRH recombination的問題，作者陳人愷 這樣論述：

隨著發光二極體相關科技的演進，發光二極體的光電特性已大幅優化，但是氮化物發光二極體於短波長的光輸出效率仍不理想。原因為缺少晶格匹配的基板、活性區載子侷限能力不足、極化效應導致的量子史塔克效應 (quantum-confined Stark effect; QCSE)與p型載子活化率過低等，而此篇論文將藉由電子阻擋層 (electron blocking layer; EBL)與活性區結構的優化，降低元件受到的極化效應影響並增加活性區對載子的侷限能力。首先，在第一章節將介紹氮化物半導體材料，並且探討導致當前短波長氮化物發光二極體光輸出功率不良的因素。另外，由於氮化物材料的原子鍵結不對稱，因此會

產生額外的極化電場，進而影響結構的光電特性。於章末將藉由回顧文獻內容中各式活性區與電子阻擋層針對元件光電特性的優化方法，最終發現藉由使用鋁含量漸變三角形電子阻擋層能夠有效減少電子溢流與降低元件受到量子史塔克效應的影響。於第二章，將介紹部分在短波長氮化物發光二極體常用的模擬參數，例如：材料能隙、載子復合參數與極化比例等，並藉由文獻內容提出適當的擬和數值範圍。最後展示經Chang等人擬和得到的短波長氮化物發光二極體結構，並以該結構作為初始結構進行此次研究。第三章為本論文主要的研究成果，將分為兩部份來說明。首先，第一部份將先探討初始結構使用的鋁含量固定的氮化鋁鎵電子阻擋層在不同的極化電場強度下以及不

同鋁含量電子阻擋層的影響。接著，使用鋁含量漸變三角形的電子阻擋層取代鋁含量固定電子阻擋層，觀察鋁含量漸變三角形電子阻擋層對深紫外發光二極體特性優化與極化電場強度對優化後特性的影響。研究得知在使用等鋁含量電子阻擋層應使用高鋁含量電子阻擋層以取得更高的光輸出功率表現，但是高鋁含量的電子阻擋層在極化電場強度增強後，光輸出功率將會大量減少。但使用鋁含量漸變三角形電子阻擋層隨著極化電場強度的增強、光輸出功率雖也減少，但是減少的幅度相對減輕，因此在磊晶品質提升、也即極化電場增加下，使用鋁含量漸變三角形電子阻擋層的深紫外發光二極體的特性最佳。第三章的第二部份則進一步研究活性區結構的優化，分為量子井障厚度調變

與量子井對數優化二小節說明。根據模擬結果分析，減少量子井障厚度，將增加量子井內的電子總量並提升載子波函數重疊率，但卻使量子井內的電洞總量減少，當量子井障厚度調變至8 nm可達到光輸出功率最佳值。另一方面，調變增加活性區量子井對數可以增加活性區的載子侷限能力，但是卻會降低載子波函數重疊率，並在量子井對數達到9對時得到光輸出功率最佳值。接著，搭配使用優化後的鋁含量漸變三角形電子阻擋層，元件的特性隨活性區結構優化仍有微幅改善，主要原因是優化後的電子阻擋層已可有效地阻止載子的溢流，並不需要額外的活性區優化。綜合而言，使用鋁含量固定電子阻擋層在搭配使用8 nm的量子井障厚度與12對量子井的元件特性比最佳

化後的鋁含量漸變三角形電子阻擋層結構有更好的插電效率表現。

摻雜二亞乙基三胺二硫化鉬量子點的螢光能谷偏極化與復合機制

為了解決SRH recombination的問題，作者王泓鈞 這樣論述：

此論文透過脈衝雷射剝離法 (Pulsed Laser Ablation (PLA) Method) 成功地製備含二亞乙基三胺 (Diethylenetriamine; DETA)的二硫化鉬量子點。透過量測時間解析螢光光譜，發現隨著載子濃度的增加，量子點的輻射復合生命期會逐漸減少。而非輻射復合生命期隨著載子濃度的變化，可由肖克萊瑞德-霍爾(Shockley-Read-Hall)復合和奧杰(Auger)復合來解釋。此外，發現增加氨水的濃度會使得光致發光強度逐漸下降，透過量測光致發光和時間解析光致發光，證明二硫化鉬量子點和氨水有著高靈敏度的變化，因此，二硫化鉬量子點有可能作為氨水的螢光感測器。此論

文藉由用光致發光與時間解析光致發光研究在室溫的二硫化鉬量子點能谷偏極化率。一般而言，在常溫下能夠維持在奈秒以上尺度的只有過渡金屬二硫化物的異質結構。透過光譜分析，發現含二亞乙基三胺二硫化鉬量子點的 A 激子與 B 激子在室溫約各有 10%與 15%的能谷偏極化率。另外，透過量測載子在能谷生命期可得出能谷偏極化率生命期，得到其生命期可以達到約 20-45 奈秒。此時間長度是單層的過金屬二鹵化物在低溫下能谷偏極化率生命期的幾十倍甚至到幾百倍。為了能夠更了解能谷中所發生的現象，利用交換交互作用的能間散射模型 (Intervalley Scattering Model)來模擬能谷偏極化率生命期。發現同

層不同能谷激子間的能谷間交互作用 (Intervalley Interaction)所產生的能谷間散射 (Intervalley Scattering)可以讓能谷偏極化生命期維持更久的時間，此模擬得出的數據符合實驗的能谷偏極 化率生命期，因此證明了上述模型是正確的。此二硫化鉬量子點能谷偏極化 率的研究將有幫助於在能谷電子學以及量子資訊等領域的元件應用。