離子溝道效應應用在材料結構之研究｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	陳建旭 Chien-Hsu Chen
論文名稱：	離子溝道效應應用在材料結構之研究 Ion Channeling Study of Material Structure
指導教授：	吳秀錦 Shiu-Chin Wu
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2004
畢業學年度：	92
語文別：	中文
論文頁數：	80
中文關鍵詞：	離子溝道效應、砷化銦量子點、鈮酸鋰
外文關鍵詞：	RBS, ion-channeling, self-assembly quantum dots, InAs, lithium niobate
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砷化銦量子點是利用砷化銦與砷化鎵的晶格常數差以分子束磊晶( MBE )生長出自行組成量子點，以此法生長的量子點其內部與周圍會存有應力，其應力的分佈與大小會影響量子點的光電特性及品質。本論文係利用離子溝道效應量測量子點樣品砷化銦量子點的晶格結構，並同時量測量子點樣品基板(砷化鎵晶圓)與量子點上覆蓋層的晶格結構，發現三者的對稱軸不互相重疊，推測為應力所造成；並藉由量測對稱軸偏移的量做為估計應力方法。
另外以相同的分析方式研究鈮酸鋰在外加電場的條件下因電場誘發的相轉變，但是本論文中沒有量測到鈮酸鋰因為外加電場所造成的晶格變化。

Due to the mismatch of InAs with respect to GaAs, self-assembly quantum dots are formed when more than 1.4 monolayer (ML) of InAs are grown. This self-assembly quantum dots are known as Stranski-Krastanov growth mode. There exists strain in and around this self-assembly quantum dots fabricated by molecular-beam-epitaxy( MBE ). The presence of strain in and around the quantum dots influences the optical properties.
This thesis uses ion-channeling method to investigate the structure of quantum dots (InAs), the base of quantum dots (GaAs wafer) and the cap layer of quantum dots in the same time. The results show theirs axes of symmetry are not coincided. It supposes caused by strain in and around the quantum dots.
In addition, using the same technique measures the lattice structure of lithium niobate under in situ E-field induced phase transition. But it fails to find any difference of the lattice structure of lithium niobate under phase transition.

目錄

第一章    簡介    1
第二章 原理    3
2.1    3
2.2拉賽福回向散射分析原理    3
2.2.1 RBS 簡介    3
2.2.2 RBS 小結    8
2.3 溝道效應原理    9
2.3.1 溝道效應簡介    9
2.3.2 連續模型    9
2.3.3 橫向能量    11
2.3.4 臨界角    12
2.3.5 最小產額    15
2.3.6 Dip 曲線    16
2.3.7 溝道效應小結    17
第三章 實驗與方法    18
3.1 實驗儀器    18
3.1.1 NEC 9SDH-2 加速器    19
3.2 溝道效應系統    22
3.2.1 溝道效應系統說明    22
3.3 實驗方法    25
3.3.1 離子源    25
3.3.2 RBS 能譜    25
3.3.3 Dip 曲線    27
3.3.4 實驗流程圖    30
第四章 銦化砷量子點    31
4.1 量子點簡介    31
4.2試片    33
4.2.1 量子點的基本構造    33
4.2.2 砷化鎵、砷化銦晶體    35
4.2.3 試片來源    36
4.3 實驗條件與結果    41
4.3.1 實驗條件    41
4.3.2 實驗結果    41
4.4 結果討論    57
第五章 鐵電材料 鈮酸鋰    62
5.1 鐵電陶瓷材料簡介    62
5.1.1鈮酸鋰簡介    63
5.2試片    65
5.2.1 試片來源    65
5.2.3試片準備    66
5.3 實驗方法與結果    67
5.3.1 實驗條件    67
5.3.2 實驗結果    67
5.4 結果討論    71
第六章 總結    72
6.1 砷化銦量子點    72
6.2 鐵電陶磁材料 — 鈮酸鋰    73
6.3 結語    74
Reference    75

Index    77

圖目錄

圖 2.1 彈性碰撞示意圖。    4
圖 2.2 散射截面示意圖。    6
圖 2.3 阻止本領    7
圖 2.4 連續位能與原子位能比較圖。    9
圖 2.5 連續位能比較圖。    10
圖 2.6 入射粒子在溝道中的縱向與橫向動量;。    12
圖 2.7 最小產額。離子垂直於紙面射入。    15
圖 2.8 dip 曲線。    16
圖 3.1 9SDH-2 加速器配置圖。    18
圖 3.2 SINCS-II 原理示意圖。    19
圖 3.3 正高壓產生系統組態。    20
圖 3.4 溝道效應射束線簡圖。    22
圖 3.5 溝道效應系統狹縫與發散角關係圖。    23
圖 3.6 實驗電子方塊圖    26
圖 3.7 Stereographic projection diagram.    28
圖 3.8 Yamamoto 公式定位步驟。    29
圖 3.9 實驗流程圖。    30
圖 4.1 InAs 量子點TEM圖。    34
圖 4.2 InAs 量子點示意圖。    34
圖 4.3 試片  的GaAs晶圓。    36
圖 4.4 試片 LM4215 示意圖。    37
圖 4.5 試片 LM4215 示意圖。    38
圖 4.6 試片 N-A4021 示意圖。    39
圖 4.7 試片 A4021 示意圖。    40
圖 4.8 試片 GaAS 晶圓的 RBS 能譜圖。。    42
圖 4.9 試片 GaAs 晶圓在(001)方向的 dip 曲線。    43
圖 4.10 試片 GaAs 晶圓在(001)方向的 dip 曲線。    43
圖 4.11 試片 LM4215 的 RBS能譜圖。    44
圖 4.12 試片 LM4215 In 部分的 RBS能譜圖。    45
圖 4.13 試片 LM4215 在(001)方向的 dip 曲線。    46
圖 4.14 試片 LM4215 在(001)方向的 dip 曲線。    46
圖 4.15 試片 LM4215 在與(001)夾43度正負5度方向的 dip 曲線。    47
圖 4.16 試片 LM4215 在與(001)夾43度正負5度方向的 dip 曲線。    48
圖 4.17 試片 LM4215 在與(001)夾43度正負5度方向的 dip 曲線。    48
圖 4.18 試片 LM4215 在與(001)夾43度正負5度方向的 dip 曲線。    49
圖 4.19 試片 LM4217 的 RBS 能譜圖。 Channel 為對準晶軸的能譜。    50
圖 4.20 試片LM4217， In 部分的 RBS能譜圖。    50
圖 4.21 試片 LM4217 在(001)方向上的 dip 曲線。    52
圖 4.22 試片 LM4217 在與(001)夾負38度到負25度方向的 dip 曲線。    52
圖 4.23 試片 N-A4021 在(001)方向上的 dip 曲線。    53
圖 4.24 試片 N-A4021 在與(001)夾負40度到30度方向的 dip 曲線。    54
圖 4.25 試片 A4021 在(001)方向上的 dip 曲線。    55
圖 4.26 試片 N-A4021 在與(001)夾負40度到負34度方向的 dip 曲線。    56
圖 4.27 樣品晶格模型。    60
圖 4.28 樣品晶格模型。    60
圖 4.29 樣品晶格模型。    61
圖 4.30 LM4215樣品晶格模型俯視示意圖。    61
圖 5.1 鐵電材料電滯曲線圖。    63
圖 5.2 點群 3m stereographic 投影圖。    64
圖 5.3 以1.69 MeV 的氫離子作為入射粒子得到的 780 nm LN RBS 能譜。    68
圖 5.4 入射粒子為4.1 MeV C2+ 在780 nm 的 LN 以不同電壓下所量測到的 dip 曲線。    69
圖 5.5 780 nm 的 LN 重覆量測去除電場後的 dip 曲線。    69
圖 5.6 以1.69 MeV 的氫離子作為入射粒子得到的 LZ RBS 能譜。    70
圖 5.7 入射粒子為1.69  MeV H+ 在不同電壓下所量測到LZ 的 dip 曲線。    70


表目錄

表格 4.1 原子序、質量與其共價半徑。    35
表格 4.2 晶體結構及物理特性。    35

                                

Reference

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全文公開日期本全文未授權公開 (校外網路)

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