การจัดเรียงตัวของควอนตัมดอตอินเดียมอาร์เซไนด์แบบประกอบตนเองบนแผ่นฐานลายตารางแกลเลียมอาร์เซไนด์/อินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์/แกลเลียมอาร์เซไนด์

Abstract

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้รายงานผลการศึกษาการจัดเรียง InAs ควอนตัมดอตบนแผ่นฐาน GaAs/In0.15Ga0.85As/GaAs โดยทั่วไป InAs ควอนตัมดอตที่ประกอบตนเองบนแผ่นฐานลายตาราง In0.15Ga0.85As/GaAs จะจัดเรียงตัวเป็นเส้นยาวในทิศ [110] และ [1-10] ตามลักษณะของผิวหน้าลายตารางที่เกิดขึ้น การกลบทับชั้นลายตารางด้วยชั้น GaAs spacer ที่หนา 50-250 nm กลายเป็น GaAs/In0.15Ga0.85As/GaAs ส่งผลให้ผิวหน้ากลายเป็นแถบกว้างในทิศ [110] และเส้นยาวในทิศ [1-10] ความกว้างแถบในทิศ [110] แปรตามความหนาของชั้น GaAs spacer แถบที่กว้างขึ้นเป็นผลจากความสูงต่ำของพื้นผิวที่เกิดจากการเลื่อนระนาบผลึกโดย Misfit dislocation ซึ่ง Misfit dislocation ดังกล่าวเปลี่ยนแปลงไปเมื่อความหนาของชั้น GaAs ด้านบนเพิ่มขึ้น การปลูกควอนตัมดอตลงบนผิวหน้าดังกล่าวส่งผลให้ควอนตัมดอตเรียงตัวกันอย่างโดดเด่น ณ ขอบของแถบในทิศ [110] โดยจะสังเกตเห็นอย่างชัดเจนในชิ้นงานที่ชั้น GaAs หนา 250 nm เมื่อเทคนิคการปลูกควอนตัมดอตเปลี่ยนจากแบบที่ชัตเตอร์ของ As4 เปิดตลอดเวลาไปเป็นแบบ Migration enhance epitaxy (MEE) ซึ่งชัตเตอร์ของธาตุกลุ่ม III และ V สลับกันเปิด-ปิด ผลปรากฎว่าการจัดเรียงควอนตัมดอตเกิดการสลับทิศ จากที่เรียงตัวกันโดดเด่น ณ ขอบของเส้นแถบในทิศ [110] ไปเป็นเรียงตัวกันบนเส้นยาวในทิศ [1-10] ผลดังกล่าวเกิดจากความไม่เท่ากันของพื้นผิวในทิศ [110] และ [1-10] และความแตกต่างกันของอิสรภาพในการเคลื่อนที่ของอะตอม In จากเทคนิคการปลูกทั้งสองวิธี การเปล่งแสงของชิ้นงานเกิดขึ้นในย่านอินฟราเรดและด้วยความเข้มที่ไม่ด้อยไปกว่าควอนตัมดอตที่ปลูกบนแผ่นฐาน GaAs ชี้ให้เห็นว่า ควอนตัมดอตมีความสมบูรณ์เชิงผลึก อีกทั้ง dislocation ในชั้น InGaAs ไม่มีผลกระทบต่อสมบัติทางแสงของควอนตัมดอต นอกจากนี้แสงที่ได้จากควอนตัมดอตยังเป็นแสงโพลาไรซ์ซึ่งเกิดจากการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบของควอนตัมดอตบนชิ้นงาน