โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิผลแบบหนึ่งมิติของอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ควอนตัมดอตโมเลกุล

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้ นำเสนอผลการจำลองโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิผลแบบหนึ่งมิติของโครงสร้าง InGaAs ควอนตัมดอตโมเลกุล (QDM) ซึ่งถูกปลูกด้วยเทคนิคการปลูกผลึกแบบลำโมเลกุล โดยเทคนิคการปลูกแบบกลบทับและปลูกซ้ำ การปลูกชิ้นงานทั้งสองเริ่มจากการปลูกจากชั้น InAs QD 1.8 ML แล้วกลบบางด้วยชั้น GaAs Capping ซึ่งชิ้นงาน A หนา 15 ML และชิ้นงาน B หนา 25 ML จากนั้นจึงปลูก InAs 1.2 ML ซ้ำอีกครั้ง ซึ่งลักษณะของ QDM จะเกิดจากการจับกลุ่มของของควอนตัมดอต โดยที่ควอนตัมดอตขนาดใหญ่จะอยู่ตรงกลางและถูกล้อมรอบด้วยกลุ่มควอนตัมดอตขนาดเล็ก ชิ้นงานถูกวัดโครงสร้างกายภาพของผิวหน้าด้วยเทคนิคแรงอะตอม (AFM) และคุณสมบัติทางแสงด้วยเทคนิคโฟโต้ลูมิเนสเซนซ์ (PL) แบบปรับกำลังของแสงกระตุ้นและแบบปรับอุณหภูมิของชิ้นงาน ผลการทดลองทางแสง PL ที่ได้ถูกนำไปสร้างแบบจำลองโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิผลแบบหนึ่งมิติ ซึ่งให้ผลพลังงานไอเก้นของพาหะใน QDM ที่สามารถอธิบายผลการวัดทางแสง PL ได้ทุกอุณหภูมิทดลองด้วยความแม่นยำที่ดีกว่า 6.3 meV สำหรับชิ้นงาน A และ 7.9 meV สำหรับชิ้นงาน B ผลการจำลองโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิผลแบบหนึ่งมิติของ InGaAs QDM แสดงให้เห็นว่า QD อาจถูกพิจารณาว่ามีสูตรทางเคมีประสิทธิผลเป็น In0.77Ga0.23As ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยชั้นระหว่างกลาง ซึ่งมีสูตรทางเคมีประสิทธิผลเป็น In0.6Ga0.4As และสามารถระบุได้ว่า การเปล่งแสงจากชิ้นงาน A เป็นผลจาก QD กลางเพียงอย่างเดียว ในขณะที่การเปล่งแสงของชิ้นงาน B เป็นผลมาจาก QD กลางและ QD ข้าง ผลการจำลองโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิผลแบบหนึ่งมิติของ InGaAs QDM นี้สามารถนำมาใช้อธิบายคุณสมบัติทางแสงของโครงสร้าง InGaAs QDM ที่มีโครงสร้างซับซ้อนได้อย่างแม่นยำในช่วงอุณหภูมิ 20-150 K โดยโครงสร้าง QD ประสิทธิผลเล็กกว่า QD ที่วัดได้จาก AFM เนื่องจากผลของสถานะผิวหน้า (surface state) และผลของความไม่แน่นอนของขนาดที่วัดได้จากเทคนิค AFM เนื่องจากผลของขนาดของปลายเข็ม