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論文名稱 Title |
GaP LED 之雙光子光致電流影像實務分析 Functional Imaging of GaP LED With Two-Photon DC and RF OBIC |
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系所名稱 Department |
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畢業學年期 Year, semester |
語文別 Language |
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學位類別 Degree |
頁數 Number of pages |
62 |
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研究生 Author |
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指導教授 Advisor |
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召集委員 Convenor |
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口試委員 Advisory Committee |
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口試日期 Date of Exam |
2007-06-20 |
繳交日期 Date of Submission |
2007-07-18 |
關鍵字 Keywords |
雙光子、高頻光致電流、光致電流 RF OBIC, DC OBIC, Two-Photon |
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統計 Statistics |
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中文摘要 |
光致電流的技術至今已經廣泛的被應用在檢測半導體特性以及光學元件上,共焦顯微鏡搭配雙光子激發技術相當適合用來檢測LED元件,與單光子激發相較之下,利用脈衝雷射雙光子激發術可以使用光子能量小於能隙的長波長光源來完成激發,並且具有高度的空間解析度。我們將拿DCOBIC與RFOBIC的光致電流訊號來做比較,接著會展示在LED加不同偏壓下,對DCOBIC與RFOBIC的光致電流影像會有很明顯的變化。最後我們將要討論這些光致電流影像變化的成因,藉由討論的結果設計一個程式來顯現GaP LED上面的光致電流相位分佈圖形。 |
Abstract |
The techniques of optical beam induced current (OBIC) have found wide-spread applications in characterizing many semiconductor and optoelectronic devices. A two-photon confocal microscope is adapted for investigating the dynamics of light emitting devices through the contrast mechanisms of two-photon DC and radio frequency (RF) optical beam induced current (OBIC). For comparison, the 2p-OBIC technique detects the photocurrent signal by exciting the semiconductor sample with a pulsed laser that has a wavelength below the bandgap of the semiconductor. It has high accuracy and spatial resolution. We demonstrate that the bias on the devices (forward and reverse) strongly modifies the DC and RF OBIC signals. Finally we will discuss how to explain this result, and we will provide a program to show the phase distribution of GaP LED. |
目次 Table of Contents |
目錄 中文摘要 英文摘要 目錄 圖目錄 第一章 簡介 1-1研究動機 第二章 實驗原理 2-1序論 2-2雷射掃描共焦顯微鏡 2-3-1共焦顯微鏡基本原理 2-3-2 光學顯微鏡的解析極限 2-3 雙光子激發技術 2-3-1 雙光子激發原理 2-3-2 雙光子激發的相關應用 2-4 光致電流顯微術 2-4-1 光致電流原理 第三章 實驗儀器 3-1 FV300 共焦顯微掃描系統 3-2 LED樣本介紹 3-2-1 LED的基本介紹 3-2-2 LED的製造過程 3-2-3 LED工作原理 3-2-4 GaP LED 3-3 Ti:Sapphire Laser 3-3-1雷射介紹與原理 3-3-2 Ti:Sapphire Laser 3-4 鎖相放大器 3-4-1 鎖相放大器原理 3-4-2 鎖相迴路 3-4-3 SR844 鎖相放大器 第四章 實驗系統架構 4-1 實驗架設的目的與方法 4-2 DC-OBIC架設 4-3 RF-OBIC架設 第五章 實驗結果分析 5-1 雙光子DC-OBIC影像 5-1-1 順偏雙光子DC-OBIC影像討論 5-1-2 逆偏雙光子DC-OBIC影像討論 5-2 雙光子RF-OBIC影像討論 5-2-1順偏壓雙光子RF-OBIC影像討論 5-2-2逆偏壓雙光子RF-OBIC影像討論 5-3 程式計算相位與強度 5-4 零相位校正 第六章 實驗成果總結 附錄 A. Matlab 程式 B. LED磊晶簡介 C. 超短脈衝雷射 圖目錄 編號 圖2-1 共焦顯微鏡之原理 圖2-2 繞射圖案 圖2-3 Rayleigh criterion 圖2-4(a) 單光子激發示意圖 圖2-4(b) 雙光子激發示意圖 圖2-5(a) SHG原理 圖2-5(b) LiNbO3蝕刻影像 圖2-5(c) LiNbO3 SHG影像 圖2-6(a) 光致電流示意圖 圖2-6(b) 光電效應公式能階示意圖 圖2-7(a) 脈衝雷射 圖2-7(b) 連續波雷射 圖3-1 FV300 共焦掃描系統 圖3-2 FV300 共焦掃描系統 Scanning Unit 之透視光路圖 圖3-3(a) EL mapping光路示意圖 圖3-3(b) 自製基座 圖3-4(a) 直接能隙 圖3-4(b) 間接能隙 圖3-5(a) LED工作示意圖 圖3-5(b) LED的EL mapping 圖3-6 GaP LED結構示意圖 圖3-7 雷射形成原理示意圖 圖3-8(a) Ti:Sapphire Laser共振腔 圖3-8(b) Verdi共振腔 圖3-9 Lock-in AMP 鎖相原理 圖4-1(a) DC-OBIC 實驗架構示意 圖4-1(b) GaP LED 之雙光子DC-OBIC 影像 圖4-2(a) RF-OBIC 實驗架構示意 圖4-2(b) GaP LED 之雙光子RF-OBIC影像 圖5-1(a) PL與順偏DCOBIC影像 順偏1.4V 圖5-1(b) PL與順偏DCOBIC影像 順偏1.6V 圖5-1(c) PL與順偏DCOBIC影像 順偏1.7V 圖5-1(d) DC-OBIC 順偏各偏壓下的強度走勢圖 圖5-2 GaP LED光電流示意圖 圖5-3(a) PL與逆偏DCOBIC影像 未加偏壓下 圖5-3(b) PL與逆偏DCOBIC影像 逆偏12V 圖5-3(c) PL與逆偏DCOBIC影像 逆偏18V 圖5-3(b) DC-OBIC 逆偏各偏壓下的強度走勢圖 圖5-4(a) RFOBIC的X-channel與Y-channel圖形 圖5-4(b) RFOBIC的X-channel與Y-channel圖形 順偏1.5V 圖5-4(c) RFOBIC的X-channel與Y-channel對應偏壓的強度變化 圖5-4(d) 自製平台電路示意圖 圖5-4(e) 高頻LED模型 圖5-5(a) RFOBIC逆偏在-5V時的 X-cnahhel與Y-channel影像 圖5-5(b) RFOBIC逆偏在-15V時的 X-cnahhel與Y-channel影像 圖5-5(c) RFOBIC強度隨逆偏壓變化之圖形 圖5-6(a) 順偏1.4V時的RFOBIC影像 圖5-6(b) 順偏1.4V時的RFOBIC影像的相位分布 圖5-6(c) 順偏1.4V時的RFOBIC影像的強度分布 圖5-7(a) 逆偏1.0V時的RFOBIC影像 圖5-7(b) 逆偏1.0V時的RFOBIC影像相位分布 圖5-7(c) 逆偏1.0V時的RFOBIC影像強度分布 圖5-8(a) 零相位校正 相位移0度 圖5-8(b) 零相位校正 相位移10度 圖5-8(c) 零相位校正 相位移20度 圖5-8(d) 零相位校正 相位移30度 圖5-8(e) 零相位校正 相位移40度 圖5-8(f) 零相位校正 相位移50度 圖5-8(g) 零相位校正 相位移60度 圖5-8(h) 零相位校正 相位移70度 圖5-8(i) 零相位校正 相位移63度 附錄 圖A 程式操作介面 圖B 常見LED磊晶資料 圖C-1 克爾透鏡鎖模 圖C-2 材料色散補償示意圖 |
參考文獻 References |
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