Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

อิทธิพลของสัดส่วนอินเดียมและค่าความหนาของชั้นแทรกอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ ที่มีต่อโครงสร้างขนาดนาโนของแกลเลียมแอนติโมไนด์

Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)

EFFECT OF THE INDIUM COMPOSITION AND THICKNESS OF InGaAs INSERTION LAYER ON GaSb NANOSTRUCTURES

Year (A.D.)

2014

Document Type

Thesis

First Advisor

สมชัย รัตนธรรมพันธ์

Faculty/College

Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)

Degree Name

วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Degree Level

ปริญญาโท

Degree Discipline

วิศวกรรมไฟฟ้า

DOI

10.58837/CHULA.THE.2014.1256

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการศึกษาการประดิษฐ์โครงสร้างขนาดนาโน GaSb แบบที่ก่อตัวขึ้นเองที่มีชั้นแทรกอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ (InGaAs) บนแผ่นผลึกฐานเริ่มต้นแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) (100) โดยมีการเปลี่ยนแปลงค่าความหนาของชั้นแทรก InxGa1-xAs เท่ากับ 0, 1, 2, 3 และ 4 ML และค่าสัดส่วนของอินเดียมในชั้นแทรก InxGa1-xAs มีค่าเท่ากับ 7%, 15%, 20% และ 25% ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นด้วยวิธีการปลูกผลึกอิพิแทกซีจากลำโมเลกุลที่ใช้แหล่งจ่าย Sb แบบ Cracker valve เพื่อศึกษาอิทธิพลของค่าความหนาและค่าสัดส่วนอินเดียมของชั้นแทรก InGaAs ที่มีผลต่อคุณสมบัติเชิงโครงสร้างและคุณสมบัติเชิงแสงของโครงสร้างขนาดนาโน GaSb โดยผลการทดลองที่ได้แสดงให้เห็นว่าชั้นแทรกมีผลต่อค่าความหนาแน่นของโครงสร้างขนาดนาโน GaSb อันเป็นผลทำให้ค่าลดลงอยู่ในช่วง 109 cm-2 ที่ซึ่งน้อยกว่าค่าความหนาแน่นของโครงสร้างขนาดนาโน GaSb/GaAs ที่ไม่มีชั้นแทรกที่ประดิษฐ์ขึ้นด้วยเงื่อนไขเดียวกัน สำหรับรูปร่างของโครงสร้างขนาดนาโน GaSb/GaAs มีลักษณะคล้ายโดมที่มีฐานเป็นวงรี เมื่อทำการเพิ่มค่าความหนาชั้นแทรก InGaAs พบว่ารูปร่างโครงสร้างขนาดนาโน GaSb มีการยืดขยายออกไปจากทิศทาง [110] และในทิศทาง [1-10] ความสม่ำเสมอโครงสร้างนาโน GaSb ดีขึ้นเมื่อเพิ่มค่าความหนาและค่าสัดส่วนอินเดียมของชั้นแทรก InGaAs สำหรับผลการวัดโฟโตลูมิเนสเซนซ์ที่ได้จากชิ้นงานบางเงื่อนไขของโครงสร้างขนาดนาโน GaSb ที่ถูกปลูกกลบด้วย GaAs หนา 150 นาโนเมตร พบว่าความเข้มโฟโตลูมิเนสเซนซ์เพิ่มขึ้นเมื่อค่าความหนาของชั้นแทรกและค่าสัดส่วนอินเดียมในชั้นแทรก InGaAs เพิ่มขึ้น โดยผลนี้แสดงให้เห็นว่าชั้นแทรกมีผลทำให้คุณภาพผลึกของโครงสร้างขนาดนาโน GaSb ดีขึ้นจากค่าความเข้มความเข้มโฟโตลูมิเนสเซนซ์สูงขึ้นในตัวอย่างที่มีชั้นแทรก

Other Abstract (Other language abstract of ETD)

In this thesis, we report on the growth, structural and optical properties of GaSb nanostructures with InGaAs insertion layers. In this work, type-II GaSb nanostructures are epitaxially grown on (100) GaAs substrates by self-assembled growth using an MBE equipped with Sb cracker cell. Prior to the growth of GaSb layers, 0, 1, 2, 3 and 4 monolayers (MLs) of InxGa1-xAs are inserted with various indium compositions (7%, 15%, 20% and 25%). With InGaAs insertion layers, the dot density decreases about one order of magnitude (to 109 cm-2) less than that of GaSb/GaAs sample without insertion layer at the same growth condition. The shape and size of nanostructures change substantially. The GaSb/GaAs structures have dome-shaped with elliptical base. The elongation direction of the base changes from [110] to [1-10] when InxGa1-xAs insertion layers are introduced. The uniformity of GaSb QDs improves when the indium content and thickness of InGaAs insertion layers increase. The change in their morphology is due to modified strain energy at different values of indium compositions and thickness in InGaAs insertion layers. Photoluminescence (PL) of the capped samples shows that PL intensity increases with the increasing indium content. This indicates that the crystalline quality of GaSb nanostructure is improved by insertion of InGaAs layer.

Link to Full Text

Share

COinS