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固態物理期末報告

固態物理期末報告. 指導老師 : 陳美利 班級 : 光電三甲 學生 姓名 : 499L0008 李宛蓉 499L0052 張雅婷 499L0064 王連毅 499L0094 范喻琇 499L0099 林一香. 目錄. 前言 -----------------------------------------------3 同質接面 -----------------------------------------4 異質 接 面 -----------------------------------------5

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固態物理期末報告

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  1. 固態物理期末報告 指導老師:陳美利 班級:光電三甲 學生姓名: 499L0008 李宛蓉499L0052張雅婷 499L0064王連毅 499L0094范喻琇 499L0099林一香

  2. 目錄 • 前言-----------------------------------------------3 • 同質接面-----------------------------------------4 • 異質接面-----------------------------------------5 • heterojunction bipolar transistor(HBT)--------6 • 量子井-------------------------------------------10 • 結論----------------------------------------------14 • 參考資料-----------------------------------------15

  3. 前言 • 光電半導體元件發展至今，不斷地在進步，追求更好的發光效率，因此針對材料、結構的性能或優缺點等等不斷進行研究，為了尋求更好的效能。而我們主要探討的是不同接面結構，各自有什麼優缺點，重點會放在異質接面相關的結構。

  4. 同質接面(Homojunction) • P-N接面有不同的結構，而每一種有各自其優缺點。 • 大部分將P-N接面分為同質接面與異質接面。 • 同質接面：由兩個擁有相同能隙大小的材料所組成，藉由摻雜雜質的不同，來形成p-type和n-type的半導體

  5. 異質接面(Heterojunction) • 異質接面擁有比同質接面還要好的電子電洞復合機率 • 異質接面：由兩種不同材料其各自能隙皆不同所組成，且會選用其晶格較為接近的。 • 雙異質接面(double heterojunction, DH) ：兩個異質接面所組成的，即稱之。 • 優點：能將電子電洞侷限在活性層中，且因為能隙小所需的能量較小、易復合。

  6. Heterojunctionbipolar transistor(HBT)

  7. HBT(Si) 使用矽系統，因為能隙差，基極可重摻雜而且有高速度的能力，表面有低陷阱密度特性，可以減少表面複合電流，而且有高電流增益

  8. HBT的優點 HBT 具有高線性、 高電壓降（最高可達 20 伏特）、高功率效益、最大頻寬可50GHz、不需要負極電壓、低相位噪音等優點，適合行動電話功率放大器（PA）的用途

  9. HBT(InP) 磷化銦(InP)結構具有非常低的表面複合，在集極高電場中具有更高的漂移速度，崩潰電壓也較高。

  10. 量子井 • 量子井是由雙異質接面而延伸而來的。 • 當雙異質接面小能隙的那層材料，厚度縮小為接近只有數十到100A時，便稱為量子井，而此時會產生量子效應。 C B e1 QW energy gap hh1 V B

  11. 而雙異質接面和量子井的差異在於 雙異質接面結構加電場時電子跟電洞所分佈的最大值， 並不會在同一個 位置上，因為電子電洞受電場影響，均往不同的方向移動，(如下圖所示) 於是電子電洞要復合的機率便會降低。此為雙異質接面的缺點。 量子井的電子電洞分佈仍受電場影響而不同，但因為小能隙材料的厚度 非常小，因此電子跟電洞所分佈的最大值幾乎在同一位置，大幅地提高 複合機率。 無電場 電場 電子 電子 電洞 電洞

  12. 多重量子井 • 而現今大部份的半導體元件均採用此結構較多，因為發展技術較成熟。 • 單只用一個量子井有其缺點，它每單位時間所能容納的電子電洞有限，當輸入大電流時，會因承受不住而滿溢出來，那效率就降低了。

  13. 量子井是由一個barrier和一個well所合成，稱為pair。量子井是由一個barrier和一個well所合成，稱為pair。 • 大部分半導體元件擁有5~10 pair。 • 為何不用多一點 pair呢！ 原因是應力問題，不同晶格常數材料形成，上面材料會受到一應力而改變其晶格常數(如圖一) ，而疊越多層所累積下來的應力便會增加，太多層時，材料會因承受不住應力而斷裂變形成缺陷。 晶格常數a0 水平晶格常數a0 垂直晶格常數 an 晶格常數a0 圖(一)

  14. 結論 • 接面結構屬多重量子井的復合效率最好，但它能有其缺點，且有些半導體元件使用多重量子阱跟雙異質接面所得出的效果，卻是雙異質接面較好，因此不同接面有它不同的優勢在。而半導體產業仍是在繼續研發，為了得到更好的效能。

  15. 參考資料 • www.ccut.edu.tw/teachers/wentse/downloads/laser0-3.ppt • http://memo.cgu.edu.tw/sykuo/LED-4.pdf • http://140.138.40.170/articlesystem/article/compressedfile/(2005-06-02)%20III-V%E6%97%8F%E5%8D%8A%E5%B0%8E%E9%AB%94%E5%A4%AA%E9%99%BD%E9%9B%BB%E6%B1%A0%E5%B0%88%E5%88%A9%E6%AA%A2%E7%B4%A2%E8%88%87%E5%88%86%E6%9E%90%E5%A0%B1%E5%91%8A.aspx?ArchID=768 • 固態照明科技

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