การศึกษาโครงสร้างควอนตัมเวลล์ของอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์/แกลเลียมอาร์เซไนด์ที่เตรียมโดยวิธีการปลูกผลึกด้วยลำโมเลกุล

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการศึกษาเงื่อนไขในการสร้างควอนตัมเวลล์ของผลึกอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์/แกลเลียมอาร์เซไนด์ด้วยวิธีการปลูกผลึกด้วยลำโมเลกุล (Molecular Beam Epitaxy, MBE) โดยทำการศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิแผ่นฐานขณะปลูก ค่าความกว้างของชั้นเวลล์ ค่าอัตราส่วนอะตอมของอินเดียมต่อแกลเลียม และค่าความดันลำโมเลกุลของอาร์เซนิกพร้อมทั้งศึกษาปรากฏการณ์ทางแสงที่ได้รับผลจากการแปรค่าเหล่านี้ด้วย โดยอาศัยการวัดด้วยวิธีโฟโตลูมิเนสเซนส์ (Photoluminiscense, PL) ผลการวิเคราะห์ยอดแหลมที่ได้จากการวัดชิ้นงานที่สร้างด้วยเงื่อนไขต่างๆ ด้วยวิธีโฟโตลูมิเนสเซนส์ทำให้ได้ช่วงอุณภูมิที่เหมาะสมในการสร้างโครงสร้าง ได้แก่ ช่วง 500-530 ํC พร้อมกับข้อสรุปว่าควรปลูกที่อุณหภูมิที่ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ การทดลองแปรความกว้างของชั้นเวลล์ทำให้ได้ค่าตำแหน่งยอดแหลมจากการวัดโฟโตลูมิเนสเซนส์ที่แปรตามความกว้างของเวลล์ สภาพความเค้นที่เกิดภายในเวลล์แสดงผลออกมาโดยสังเกตได้จากค่าความกว้างของยอดแหลมจากการวัดโฟโตลูมิเนสเซนส์ การทดลองแปรค่าอัตราส่วนอะตอมโดยการควบคุมความดันลำโมเลกุลเทียบกับการควลคุมเวลาในการเปิดชัตเตอร์ทำให้ได้วิธีควบคุมค่าอัตราส่วนอะตอมที่ได้ผลดีและแม่นยำ และทำให้ได้ค่าตำแหน่งยอดแหลมจากการวัดโฟโตลูมิเนสเซนส์ที่แปรตามค่าอัตราส่วนอะตอมสุดท้ายการแปรความดันลำโมเลกุลของอาร์เซนิกทำให้ได้ความดันลำโมเลกุลที่เหมาะสมต่อการสร้างโครงสร้าง อยู่ที่ค่า 20 เท่าของความดันลำโมเลกุลของแกลเลียม ข้อมูลทั้งหมดทำให้สามารถประมาณตำแหน่งความยาวคลื่นที่ต้องการให้โครงสร้างควอนตัมเวลล์เปล่งแสงออกมาได้ โดยจะอยู่ในช่วงประมาณ 870 nm ถึง 1000 nm ที่อุณหภูมิห้อง