GaN 量 量 立 金 C88K11 老 羅 老 年 1
錄 錄 KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK2 1.1 KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK3 1.2 KKKKKKKKKKKKKKKKKKKK4 GaN 料 理論 2.1 GaN 料 KKKKKKKKKKKKKKKKKKK5 2.2.1 P-wave 雷 KKKKKKKKKKKKK7 2.2.2 S-wave 雷 KKKKKKKKKKKKK9 2.3 KKKKKKKKKKKKKKK1 量 3.1 量 KKKKKKKKKKKK12 3.2 量 KKKKKKKKKKKKKKKKKK15 3.3 量 KKKKKKKKKKKKKKKKK19 3.3.1 Gated IntegratorKKKKKKKKKK2 3.3.2 RS-232 切 KKKKKKKKKKKKKKKKK26 3.3.3 切 KKKKKKKKKKKKKKKKKK29 3.3.4 KKKKKKKKKKKKKKKK32 3.3.5 LabView KKKKKKKKKKKKK35 論 KKKKKKKKKKKKKKKKK37 參 KKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKKK39 2
1.1 更 度 零 都 - 量 GaN 藍 料 RGB 都 了 了 量 量 都 料 量 了 量 利 來 GaN Sapphire lattice mismatch Sapphire amorphous GaN 來降 dislocation stress 量 異 量 GaN 行 了 量 來 量 數 料 理 量 來 量 3
1.2 利 金 沈 Sapphire GaN Sapphire GaN 不 數不 GaN Sapphire 度 度 α-gan 來 GaN GaN 度 GaN Sapphire buffer layer 論 lattice mismatching 料 stress 利 來 GaN crystalbuffer layer Sapphire 理論 來 量 來 料 量 不 參數 異 參數 MOCVD MB 來 更 4
GaN 料 理論 2.1 GaN 料 GaN 料 energy gap 3.47eV 藍 GaN wurtzite (a=3.14 Α ο, c=5.169 Α ο u=.3768 Α ο ) lattice match 論 量 Sapphire1 MOCVD 6 25nm α-gan 14 GaN Sapphire Sapphire 來 Sapphire Sapphire GaN Sapphire GaN 不 數不 GaN Sapphire 度 度 α-gan 來 GaN GaN C6v(6mm) d ij = d 31 d 31 d 33 d 15 d 15 度 雷 來 量 行 GaN 料 量 列 雷 度 量 令 xyz x y z x y z 切 度 都 1 5
2-1 φ y y x x φ 2-1 2-1 2-2 2-3 A x A y A z x 量 y 量 z 量 2-1 2-2 2-3 2-4 Rφ = = + = + z y x z y x z z y y y x x x z A z A y A x A y y A x x 1 cos sin sin cos ˆ ˆ ˆ cos ˆ sin ˆ ˆ sin ˆ cos ˆ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ = A A ϕ ϕ A [ ] = 1 cos sin sin cos ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ R 2-5 R ] [ϕ = 6
2.2.1 P-wave 雷 來 雷 P-in/P-outP-in/S-outS-in/S-outS-in/P-out 雷 來 不 理論 不 P-in 雷 雷 2-2 雷 量 o z θ P-wave z 雷 θ Sample x 2-2 P-wave 雷 x z = = o o cosθ sinθ 2-6 2-7 x y z cosϕ = sinϕ sinϕ cosϕ 1 o o cosθ sinθ 2-8 x y z = x y z 2-9 x y z = = o = o cosϕ cosθ o sinϕ cosθ sinθ 2-1 2-11 2-12 7
2-1 2-12 雷 來 GaN C 6V 6mm 數 ( 2) ( 2) ( 2) ( 2) ( 2) ( 2) ( 2) χ zzz, χ xzx = χ yzy, χ xxz = χ yyz, χ xxz = χ yyz 2-13 量 P ( 2 ) ( 2) ( 2 ω) = χ ( ω) ( ω) i ijk j k 2-14 y z ( 2) ( 2) ( 2) Px = χ xzxz x + χ xxzx z = 2χ xzxx z 2-15 P P = χ = χ ( 2) ( 2) ( 2) yyz ( 2) ( 2) ( 2) zzz y z z z + χ + χ yzy zxx z x y x = 2χ + χ zyy yyz y y y z 2-16 2-17 來 φ P =P Px cosϕ P = y sinϕ P z sinϕ cosϕ Px P y 1 P z 2-18 P = P x y z x x z cosϕ P y P = P sinϕ + P P = P y sinϕ cosϕ 2-19 2-2 2-21 P-waveP x +P z S-waveP y 列 P = 2χ y ( 2) 2 ( 2) 2 2 ( 2) 2 2 Px + Pz = 2χ xzxo cosθ sinθ+ χ zzz o sin θ + χ zxxo cos θ 2-22 ( 2) 2 ( 2) xzx o cosθ sinθ cosϕ sinϕ 2χ yyz cosθ sinθ cosϕ sinϕ 2-23 理論 P-in/S-out 不 零 P-in/P-out 零 都 azimuthal angle φ 8
2.2.2 S-wave 雷 S-wave 雷 2-8 更 13 21 P-waveP x +P z S-waveP y P ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ cos sin 1 cos sin sin cos o y o x o z y x = = = χ χ ( ) ( ) 2 2 2 2 = + = = + = + y o zxx o zxx z x P P 2-24 2-25 2-26 2-27 2-28 理論 S-in/S-out 零 S-in/P-out azimuthal angle φ GaN 9
2.3 (a). 力 GaN buffer layer 降 dislocation buffer layer GaN Sapphire 力 buffer layer 度 力 χ D IH 4 D χ e D χ IH [ α (2ω ) +Γ] z dz 2-29 D 1 χ GaN bulk α( 2ω ) 數 ( ) 度 Γ isotropic azimuthal angle (b). depletion region GaN p-type buffer layer depltion region (3) (3) P (2ω ) = χ (2ω ; ω, ω,) : ( ω) ( ω) dc 2-3 C 6V (6mm) 數 21 不 零 P P (3) (3) (3) (3) 2 S P ( 2ω ) = ( χ zxxz + χ zxzx + χ zzxx ) dc 2-31 (3) S S = azimuthal angle 2-32 1
量 來 GaN 度 11
量 3.1 量 量 3-1 兩 量 理 理 來 量 Sample 來 了 量 流 理說 量 Gated Integrator 理 RS-232 切 理 切 理 理 LabView 3-2 量 雷 3-2-a 12
M1 P1 R1 Nd-YAG Laser F1 M2 Q1 F2 F3 PMT1 F6 PMT2 Q-Switch P2 F5 S M3 PH F4 M HIGH VOLTAG POWR SUPPLY PreAmplifier HIGH VOLTAG POWR SUPPLY PreAmplifier GATD INTGRATOR 切 PC RS-232 切 3-1 量 13
3-2 量 3-2-a 量 14
3.2 量 量 3-2 雷 不 量 數 Nd-YAG Laser Brilliant 冷 Pulsed Nd-YAG Laser Repetition rate 2Hznergy per pulse 35mJ Pulse Duration 5ns 雷 9% Horizontal Polarization 雷 雷 164nm HGMHarmonic Generator Module 雷 234 雷 2 HGM 532nm 綠 164nm Q-Switch 雷 路 Q-Switch Remote Control Box 雷 量 雷 雷 連 2Hz 雷 RS-232 量 利 RS-232 來 Q-Switch 雷 率 pulse 7MW 路 3-2 R1P1 來 路 R1 Half Waveplates 36 度 Mount P1 Glan Laser Polarizers 不論 都 P S 3-3 Polarizers 料 路 雷 了 M1 雷 15
3-3 Glan Laser Polarizers 濾 F1 濾 164nm M2 1% Q1 9% M3 兩 路 路 雷 量 雷 雷 量 數 數 雷 來 Q1 164nm F2 532nm Bandpass 濾 F3 532nm Bandpass 濾 濾 PMT1 裡 PMT1 532nm 都不 1% 雷 路 Ref. M3 M1 雷 路 PH Iris 洞 3mm 雷 雷 F4 164nm 濾 雷 Iris 濾 濾 雷 164nm S 16
S M M XYZ F5 532nm 濾 兩 P2 36 度 Mount 度 S P F6PMT2 F3PMT1 PMT Side-on Type 3-4 雷 了 3-5 3-6 3-6-a Nd-YAG 雷 3-4 17
3-5 3-6 3-6-a Nd-YAG 雷 18
3.3 量 來 2 PMT 來 行 量 理 3-7 切 3-8 Q-SwitchRS-232 切 3-7 量 切 3-8 量 Q-Switch 19
3.3.1 Gated Integrator SRSStanford Research Ssystems, Inc. 理 說 Signal Recovery Methods 1 7 Gated Lock-in Log Count Rate.1 Integrator Amplifier Photon Counter 1-9 Log Duty Cycle 1 3-9 復 PMT 來 度 率 不 來 率 boxcar averaginggated integration lock-in detectionphase sensitive detection 行 率 5%lock-in detection 2
類 都 chopper 來 率 chopper Lock-in 異量 boxcar averager 便 5% gated integrator 易 了 active baseline subtraction 度 來 量 chopper lock-in detection lock-in amplifiers 更 率 度 gated integrator 復 雷 1ps 1us repetition rate 1Hz 1KHz 5% 都 了 量 5% 不 復 lock-in detection 不 Photon counting 來 lock-in gated photon counting 度 度 來 了 SNR 3-9 analog detection photon counting 不 數率 photon counting 了類 裡 數率 analog detection 類 數 易 立 SNR SNR Poisson 21
數 來 類 降 了 SNR 雷 度都 復 boxcar averagergated integrator 切 參 理 數 裡 了 度 8ns 3-1 路 3-11 路 A/D 3-12 3-13 切 降 22
3-1 路 23
3-11 數 理 路 24
3-12 3-13 25
3.3.2 RS-232 切 RS-232 切 RS-232 切 來 切 切 1 8 切 了 更 路更 1 16,777,216 切 RS-232 切 89C51 來 來 便 3-14 RS-232 料 : Start Bit Bit Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 Stop Bit 3-14 RS-232 料 3-14 Bit7 Bit7 HI 行 切 什 料 來 什 料 Bit3 Bit 數 1 11 211 3 類 3-15 RS-232 切 路 3-16 RS-232 切 LD 3-17 26
3-15 RS-232 切 路 27
3-16 RS-232 切 3-17 RS-232 切 28
3.3.3 切 切 切 兩 PMT 理 理論 2 理 不 理 PMT1 理 PMT2 理 量 切 1 Trig.2 1 89C51 來 JUMP 狀 Trig. 來 1.6V 3.2V 流 3-18 CH1 2 率 Trig. 率 1HzCH2 Trig. 3-18 切 29
3-19 切 路 3-2 切 3-21 切 3-19 切 路 3
3-2 切 3-21 切 3-21 切 流 便 31
3.3.4 了 36 度 來 2 了 行 了 數 數 來 數 零 連 連 1.8 度 輪 利 輪 來 精 度 更精 量 更 3-22 路 3-23 3-24 率 IC 了 不 流量 流量 度 流 2A 3-25 32
3-22 路 33
3-23 3-24 3-25 34
3.3.5 LabView 立 量 PC PC LabView 來 易 令 量 了 3-26 LabView 行 量 3-27 量 流 ijk 3-26 量 35
LabView 量 i 了 Yes j 了 Yes D:\JOB1.TXT 行 k 了? Yes Q-Switch No No No 量 i j 行 k D:\JOB1.TXT 3-27 量 流 36
論 Sapphire1 MOCVD 6 25nm α-gan 14 GaN 理論 度 azimuthal angle φ 量 來 4-1 onefold anisotropy miscut 異 msicut Mα M ( α ) cosα = sinα 1 sinα cosα 4-1 Rφ,α=RφMα 來 Rφ 理論 s-in/s-out 零 零 4-1 GaN 料量 37
論 GaNC 6V 6mm azimuthal anglestress GaN1azimuthal angle 兩 來 43m GaAs heterojunction 來 heterojunction depletion region 累 isotropicgaasanisotropic heterojunction 度 參數 異量 度 38
參 [1].I. V. Kravetsky and I. M. Tiginyanu, Ralf Hildebrandt and Gerd Marowsky D. Pavlidis and A. isenbach, H. L. Hartnagel, Appl. Phys. Lett. 76 (2) 81. [2].W.. Angerer, N. Yang, and A. G. Yodh, Phys. Rev. B 59 (1999) 2932. [3].J. Miragliotta, D. K. Wickenden, T. J. Kistenmatcher and W. A. Bryden, J. Opt. Soc., Am. B 1 (1993) 1447. [4].Katsuyoshi Yamasaki, Aki Tanaka, Tomoko Kimura, and Okitsugu Kajimoto,Rev. Sci. Instrum. 66 (1995) 4395. [5].R.. Neuhauser, B. Ferstl, C. Haisch, U. Panne, and R. Niessner, Rev. Sci. Instrum. 7 (1999) 3519. [6].A. W. Sloman, Rev. Sci. Instrum. 66 (1995) 357. [7].F. Fuso,. Arimondo, M. Zielinski, Rev. Sci. Instrum 66 (1995) 357. [8].Introduction to Modern Optics, Grant R. FOWLS,, 66 年 [9].Applied Nonlinear Optics, Frits Zernike, and John. Midwinter,, 75 年 2 [1].Fundamentals of ngineering lectromagnetics, David K. Cheng,, : 83 年 4 [11].- 理, 林,, 89 年 4 [12]. 精 類 路,, 85 年 7 39
[13]. 路, 福,, 84 年 12 [14]. 路, 鈴,, 84 年 9 [15].LabVIW, Lisa K. Wells, and Jeffrey Travis, 立, 87 年 9 3 [16].LabVIW,, 立, 88 年 6 1 4