【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）光纖通訊用1300 nm砷化鋁鎵銦量子井雷射之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與特性分析-光電科技

國(guó)立彰化師范大學(xué)光電科技研究所 碩士論文 指導(dǎo)教授：郭艷光教授 光纖通訊用 1300 化鋁鎵銦量子井雷射之結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)與特性分析 300研究生：謝尚衛(wèi)撰 中華民國(guó)九十四年國(guó)立彰化師范大學(xué)光電科技研究所 碩士論文 研究生：謝尚衛(wèi) 光纖通訊用 1300 化鋁鎵銦量子井雷射之結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)與特性分析 300論文業(yè)經(jīng)審查及口試合格特此證明 論文考試委員會(huì)主席 _ 委員： _ _ 指導(dǎo)教授：郭艷光博士 _ 所 長(zhǎng)：吳仲卿主任 _ 中華民國(guó)九十四年六月 志 謝 在此首先要感謝郭艷光老師在我就讀碩士班期間所給予的指導(dǎo) 與協(xié)助。從大三寒假進(jìn)入藍(lán)光雷射實(shí)驗(yàn)室以來(lái)，郭艷光老師除了教導(dǎo)我們半導(dǎo)體方面的專業(yè)知識(shí)外，也傳授我們?cè)S多面對(duì)生活的方法及哲理，讓我們?cè)诿鎸?duì)生活或研究的挫敗時(shí)，能夠提起精神，積極地往前邁進(jìn)。除此之外，我也要感謝實(shí)驗(yàn)室的學(xué)長(zhǎng)姊們，特別是詒安和志康學(xué)長(zhǎng)，把我從一個(gè)懵懂的大三生帶入半導(dǎo)體和雷射的研究領(lǐng)域中。 當(dāng)然，不可或缺的還要感謝同期畢業(yè)的 育驊、漢義、秀芬和嫚琳等實(shí)驗(yàn)室的學(xué)長(zhǎng)和工作伙伴，讓這研究的路走來(lái)更加地充實(shí)而多彩多姿。特別是育驊學(xué)長(zhǎng)和秀芬，一路陪伴我進(jìn)入固態(tài)雷射、 及半導(dǎo)體雷射的領(lǐng)域中，在我遇到困 難的時(shí)候能夠一起學(xué)習(xí)和突破。 我也要感謝俊榮、永政、銘偉和少甫等學(xué)弟妹的幫忙，特別是感謝銘偉學(xué)弟花了相當(dāng)多的時(shí)間協(xié)助我完成光電年會(huì)以及物理年會(huì)等文章的內(nèi)容，讓這些資訊能夠更完整地與其他研究先進(jìn)們分享。也要感謝少甫學(xué)妹常常為這個(gè)實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)歡笑的氣氛，讓我們這些學(xué)長(zhǎng)姊在研究的路上多了許多生活的樂(lè)趣。 在此，也要特別感謝劉柏挺老師在我們研究的過(guò)程中，不斷地為我們打氣以及鼓勵(lì)，讓我們始終保持著高昂的研究斗志。同時(shí)也要感謝陳美玲老師在每一次的 陪伴著我們并提供寶貴的意見(jiàn)和方法。 最后我也要感 謝我最親的家人：爸、媽、尚育和尚潔對(duì)我的支持和鼓勵(lì)，雖然從南下彰化念大學(xué)以來(lái)彼此相聚的時(shí)間變短了，但我還是很感激你們對(duì)我的關(guān)心以及照顧，尤其是媽媽，還常常為了我和尚潔特別南下來(lái)為我們打氣。真的很感謝所有在我這求學(xué)過(guò)程中給予我?guī)椭约芭惆檫^(guò)我的人，謝謝你們。 I 目 錄 目錄 . I 中文摘要 . 英文摘要 . 圖表索引 . 第一章 長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊雷射光源之材料特性及發(fā)展簡(jiǎn)介 . 1 波長(zhǎng)光纖通訊之應(yīng)用 . 2 波長(zhǎng)光纖通訊光源之設(shè)計(jì) 2 4 . 5 料系統(tǒng)之特性介紹 . 7 . 7 .參考文獻(xiàn) . 22 第二章 長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊 m 雷射光源之活性層材料設(shè)計(jì)與分 26 值模擬軟體簡(jiǎn)介 . 27 設(shè)計(jì)分析與比較 . 28 設(shè)計(jì)分析與比較 . 35 設(shè)計(jì)分析與比較 . 40 大材料系統(tǒng)的比較分析及結(jié)論 . 45 參考文獻(xiàn) . 48 第三章 m . 53 子溢流對(duì) 射系統(tǒng)的影響與介紹 . 53 射特性之探討 . . 59 射系統(tǒng)模擬結(jié)構(gòu)之介紹 . 59 擬結(jié)果與分析 . 62 力 補(bǔ)償式 射系統(tǒng)的影響與介紹 .射特性之探討 . 射系統(tǒng)模擬結(jié)構(gòu)之介紹 . 模擬結(jié)果與分析 . 參考文獻(xiàn) . 第四章 結(jié)論 . 附錄一 已發(fā)表之相關(guān)論文 . 文摘要 在光纖通信的系統(tǒng)中， m 的雷射光源是不可或缺的關(guān)鍵性元件，因?yàn)樵谑⒐饫w的光傳遞中，他們分別提供了最低的光色散以及最小的能量損失。然而，傳統(tǒng)的 及 主要材料，雖然其元件的光電特性良好，但由于抗溫性較 差，所以往往需要 TE 降低其操作溫度，因而增加成本的支出。因此，近年來(lái)以 及 料為主的雷射二極體在不需要主動(dòng)式散熱板的情況下，就可以得到優(yōu)異的光電特性，故有逐漸取代 趨勢(shì)。本文即以 材料為主軸，并輔以介紹 及 材料特性，來(lái)做一系列的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)探討與雷射特性分析。 在第一章中我首先對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊的三大材料系統(tǒng) ： 及 相關(guān)的材料 特性以及參數(shù)簡(jiǎn)介，并介紹這三大材料系統(tǒng)目前的發(fā)展現(xiàn)況。 在第二章中我搜集了相關(guān)的文獻(xiàn)資料，對(duì)發(fā)光在 1.3 m 的這三大材料系統(tǒng)做一系列的材料增益以及自發(fā)輻射率的分析比較，并統(tǒng)整不同的活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)其發(fā)光特性所造成的影響。 在第三章中，我利用 加拿大 司所發(fā)展的 值模擬軟體來(lái)探討電子阻礙層對(duì) 射系統(tǒng)性能的影響。此外，在V 料系統(tǒng)方面，我亦探討補(bǔ)償式應(yīng)力的 其元件特性所造成的影響。 最后在第四章中，我則綜合前面三章的分析結(jié)果做個(gè)簡(jiǎn)單的 綜整與回顧，并提出較佳的 雷射結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以提供給學(xué)界先進(jìn)以及長(zhǎng)晶制程者作為參考。 m in in nP a in of it t of in of a nP at In to m of nP nP nP at In I a at In , I of to m II of In , of m by of of on of is in In , of a m nP an a On of on is in in , on I a of m It is my in be to 表索引 圖 在石英光纖中， 關(guān)系圖。 . 3 圖 在石英光纖中，材料色散系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系圖。 . 4 圖 料系統(tǒng)活性層能帶示意圖 。 . 5 圖 意圖 。 . 6 圖 . 8 圖 10 圖 早期 料系統(tǒng) 組成成分的關(guān)系圖。 .圖 早期 子井雷射之活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 .13 圖 早期 -I .14 圖 .圖 .圖 -I .圖 不同時(shí)期 .圖 極高功率 圖 脈沖式 射系統(tǒng)的 能圖。 圖 長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊三大材料系統(tǒng) 圖 半導(dǎo)體側(cè)射型雷射的結(jié)構(gòu)示意圖 。 . 27 性層材料系統(tǒng) 的自發(fā)輻射率比較圖 。 . 32 圖 性層材料系統(tǒng) 的增益比較圖 。 . 33 圖 n1 尖峰增益比較圖。 34 圖 性層材料系統(tǒng) 的自發(fā)輻射率比較圖 。 . 39 圖 性層材料系 統(tǒng) 的增益比較圖。 . 39 圖 性層材料系統(tǒng) 的自發(fā)輻射率比較圖 。 . 43 圖 性層材料系統(tǒng) 的增益比較圖 。 43 圖 材料 (1) (4)之 溫度之間的比較關(guān)系圖 。 . . 4 4 圖 三大活性層材料系統(tǒng) 圖 . 54 圖 .圖 . . 57 圖 .圖 . 59 圖 m 子井雷射之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。 . 60 圖 m 子井雷射之 (a)模擬與 (b)實(shí)驗(yàn)性能X 圖。 . . 6 2 圖 在不同操作溫度下，所模擬 子井雷射之 內(nèi)部光學(xué) 損失系數(shù)值。 . 63 圖 (a) m (b) m 子井雷射之 內(nèi)部光學(xué) 損失系數(shù)值與溫度的關(guān)系 。 . 64 圖 在原始雷射結(jié)構(gòu)下，所模擬之溢電流百分比與 操作溫度以及量子井個(gè)數(shù)之間的關(guān)系圖。 .圖 在原始雷射結(jié)構(gòu) 五個(gè)量子井的情況下 ， 總輸入電流 與溢電流值的關(guān)系圖。 . . 66 圖 在原始雷射結(jié)構(gòu)下加入 子阻礙層的導(dǎo)電帶能帶示意圖 。 . . 67 圖 變化不同寬度的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)下，其雷射性能的比較分析圖 。 . 67 圖 變化 子阻礙層 不同的 雜濃度時(shí)， 其雷射性能的比較分析圖 。 . . 68 圖 變化 x 子阻礙層 不同的 鋁含量時(shí)， 其雷射性能的比較分析圖 。 . 69 圖 涵蓋最佳化 5 5子阻礙層的能帶示意圖 。 . 70 不同的操作溫度下，有無(wú) 子阻礙層的雷射性能比較圖 。 . 71 圖 在變化不同的活性層成分時(shí) ()，其臨界電流密度與溫度的關(guān)系圖 。 73 圖 在變化不同的活性層成分時(shí) ()，其斜率效能與溫度的關(guān)系圖 。 .圖 在加上 電子阻礙層的情況下，以 原始活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及材料(4)為 .圖 在 變 化 共 振 腔 長(zhǎng) 度 以 及 量 子 井 個(gè) 數(shù) 的 情 況 下 ，以 材料 (4)為 臨界電流密度分析圖。 .圖 在 變 化 共 振 腔 長(zhǎng) 度 以 及 量 子 井 個(gè) 數(shù) 的 情 況 下 ，以 材料 (4)為 斜率效能分析圖。 .圖 T a n s u 等人所設(shè)計(jì)應(yīng)用在 I n G a A s N 雷射系統(tǒng)的 帶示意圖 。 .圖 在變化共振腔長(zhǎng)的情況下，涵蓋與未加上應(yīng)力補(bǔ)償式 78 圖 在固定共振腔長(zhǎng)的情況下，涵蓋與未加上應(yīng)力補(bǔ)償式 79 圖 人所設(shè)計(jì)的 射系統(tǒng)之能示意圖 。 80 圖 1 . 3 - m I n G a A s N - G a A s 量子井雷射之結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 . 8 1 圖 m 子井雷射之 (a)模擬與 (b)實(shí)驗(yàn)性能圖。 . . . 8 2 圖 在原始的雷射結(jié)構(gòu)下加入 應(yīng)力補(bǔ)償式 的能帶示意圖 。 83 圖 利用 應(yīng)力補(bǔ)償式與原始活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所得到的 雷射 性能比較圖。 84 圖 利用 應(yīng)力補(bǔ)償式與原始雷射結(jié)構(gòu)所得到的 受激放射率與 85 圖 利用應(yīng)力補(bǔ)償式雷射結(jié)構(gòu)所模擬出來(lái)的變溫 能圖。 86 圖 利用應(yīng)力補(bǔ)償式雷射結(jié)構(gòu)所得到的臨界電流密度與斜率效能數(shù)值。 87 表 x 應(yīng)力對(duì)含量的關(guān)系式 。 . 13 表 不 同時(shí)期 料系統(tǒng)的活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (19892004)。 . 17 表 不同時(shí)期 . 17 表 長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊三大材料系統(tǒng)活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 . 20 表 . 29 五種典型的 料系統(tǒng)的活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 . 31 表 五種典型的 性層應(yīng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)照表 。 . 32 表 . 36 表 x s1 y N y 能帶間隙式中的各項(xiàng)物理參數(shù)值 。 . . . 3 7 表 五種典型的 . 37 表 五種典型的 . 表 x 關(guān)的二元半導(dǎo)體化合物物理參數(shù)值 。 . 41 表 五種典型的 x 料系統(tǒng)的活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 . 42 表 五種典型的 x 性層應(yīng) 力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)照表 。 . 表 三大活性層材料系統(tǒng)的最佳化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 45 表 長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊雷射光源使用材料的比較 。 .表 . 55 表 所模擬 射系統(tǒng)之 詳細(xì)結(jié)構(gòu)對(duì)照表。 .61 表 原始與最佳化活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之對(duì)照表 。 . 72 1 第一章 長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊雷射光源之材料特性及發(fā)展簡(jiǎn)介 在長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信的系統(tǒng)中， m 的雷射光源一直扮演著不可或缺的關(guān)鍵性元件，因?yàn)樵谑⒐?纖 (光傳遞中，他們分別提供了最低的光色散 (及最小的能量損失 (在傳統(tǒng)的 及 主要材料，雖然其元件的光電特性良好，但由于導(dǎo)電帶 (電子局限較差，雷射效能容易受到溫度的影響，所以往往需要 降低其操作溫度，因而增加成本的支出。因此，尋求新的材料系統(tǒng)以達(dá)到在不需要主動(dòng)式散熱板的情況下，就可以得到優(yōu)異的光電特性成為此方面 學(xué)者們研究的焦點(diǎn)之一。近年來(lái)相關(guān)的研究群體提出幾種不同的材料系統(tǒng)來(lái)試著取代傳統(tǒng)的 射結(jié)構(gòu)，其中包含同是 料系統(tǒng) 以及另外兩種 料系統(tǒng)。 在本章的內(nèi)容中，我將以 料系統(tǒng)為主軸，并針對(duì)相關(guān)的 及 材料系統(tǒng)介紹其特性與發(fā)展現(xiàn)況。更進(jìn)一步地我將根據(jù)所 搜集到的文獻(xiàn)來(lái)對(duì)這三大材料系統(tǒng)做簡(jiǎn)單的比較與分 析。 2 波長(zhǎng)光纖通訊之應(yīng)用 由于計(jì)算機(jī)之普及以及網(wǎng)路通訊之發(fā)達(dá)，人們對(duì)于光纖資料傳遞的需求亦日趨提升。在長(zhǎng)波長(zhǎng)的光纖通訊系統(tǒng)中，由于 及 m 的半導(dǎo)體雷射光源分別擁有較低的 光色散以及 損失等優(yōu)勢(shì)，因此在中長(zhǎng)程光纖通訊上一直扮演著相當(dāng)重要的角色。然而對(duì)于發(fā)光在這兩個(gè)波段的半導(dǎo)體雷射光源而言，材料的選擇一直是被研究探討的課題。從早期傳統(tǒng)的 料系統(tǒng)發(fā)展至今日高特性溫度 ( 及 射結(jié)構(gòu)，我們可以明顯地觀察出長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊雷射光源的快速發(fā)展與備受重視。 波長(zhǎng)光纖通訊光源之設(shè)計(jì) 為了讓光在傳遞的過(guò)程中損失達(dá)到最低，波長(zhǎng)的選擇就顯得相當(dāng)?shù)刂匾?下圖 在石英光纖中，損失對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系圖 1。從圖中我們可以觀察到石英光纖中的光損失主要是由紅外線吸收 (及 兩個(gè)機(jī)制所造成的。很明顯的從圖中我們可以發(fā)現(xiàn)到當(dāng)傳輸?shù)墓獠ㄩL(zhǎng)為 及 有一個(gè)極低 的損失窗，特別是在傳輸波長(zhǎng)為 m 時(shí)，其損失將低至每公里 0.2 此，在長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊傳輸波長(zhǎng)的選擇上，及 m 這兩個(gè)波段附近的雷射光源設(shè)計(jì)便顯得格外地重要及值得探討。 3 圖 石英光纖中， 關(guān)系圖。 除了探討光在傳遞中的損失外，保持訊號(hào)波形的完整性也是另一個(gè)必須考量的重要因素。圖 在石英光纖中，材料色散系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系圖 2。從圖中我們可以知道在石英光纖中，不同波長(zhǎng)的光在其中傳遞會(huì)有不同的色散程度，若色散程度過(guò)大 的話，會(huì)容易造成傳輸訊號(hào)的波形變形，因而限制了傳輸?shù)木嚯x。圖 示當(dāng)傳輸波長(zhǎng)在1.3 m 附近時(shí)，其材料色散系數(shù)值為零。因此，雖然從前面光損失的分析中我們可以知道，傳輸波長(zhǎng)為 1.3 m 的損失值比 由于其色散程度最低，訊號(hào)的波形在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離的傳遞后最容易保持其完整性，因此仍然被普遍用來(lái)當(dāng)作中長(zhǎng)程光纖通訊的傳4 輸波長(zhǎng)。 圖 石英光纖中，材料色散系數(shù)對(duì)波長(zhǎng)的關(guān)系圖。 統(tǒng) 料系統(tǒng)之特性介紹 傳統(tǒng)應(yīng)用于長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通訊雷射光源的材料為 料系統(tǒng)，其基板為 底下圖 摘錄自 人發(fā)表論文中的性層 (帶示意圖 3，其中 成分則為 圖中我們可以觀察到此 料系統(tǒng)的導(dǎo)電帶井深 ( 100 價(jià)電帶的井深 (為 150 故其 導(dǎo)電帶與價(jià)電帶的井深比 ( 100： 150，即 中 (和被定義為 由于 料系統(tǒng)擁有較小的 5 g) 4， 因此無(wú)法有效地將導(dǎo)電帶的電子局限于活性層量子井中而容易造成溢流 (現(xiàn)象，故其雷射在高溫操作時(shí)，其效能會(huì)大為衰減，亦即對(duì)熱的敏感度 (當(dāng)?shù)仫@著。 有鑒于前述 射系統(tǒng)的熱效應(yīng)嚴(yán)重，故往往在其高溫操作時(shí)，會(huì)利用 熱電冷卻裝置 (提升其雷射性能，因而增加成本的支出。因此尋找新的設(shè)計(jì)方式與材料系統(tǒng)使雷射性能能在缺乏熱電冷卻裝置的高溫操作環(huán)境下，依舊保持低的熱感度， 亦即 高的斜率效能 (低的臨界電流 (成為近年來(lái)被研究探討的課題之。 圖 料系統(tǒng)活性層能帶示意圖。 載子局限之 料系統(tǒng)之介紹 從上一節(jié)的介紹中，我們可以知道傳統(tǒng) 料系統(tǒng)由于其低，所以容易造成電子溢流的現(xiàn) 象，因此其雷射性能6 會(huì)嚴(yán)重受到溫度的影響。然而，從 人所發(fā)表的文章內(nèi)容中，我們可以知道具有應(yīng)力的 料系統(tǒng) (有較傳統(tǒng) 料系統(tǒng)較高的 值為 g) 5。 底下圖 m 中 成分為具有 壓縮應(yīng)力 ( 料結(jié)構(gòu)，而其 及共振腔長(zhǎng) (寬度則分別為 3 與 300 m 5。 圖 射系統(tǒng)之 能示意圖 。 在此，為了要與前述 傳統(tǒng) 雷射效能做比較，將在下面的敘述中引進(jìn)特性溫度來(lái)分析探討。底下式 (1)為一般用來(lái)研究雷射系統(tǒng)臨界電流對(duì)操作溫度 (關(guān)系式 ： 7 )/ex p ()( 00 ， (1) 其中 而 值大小為用來(lái)判別臨界電流與操作溫度的相關(guān)程度。從上式中我們可以觀察到當(dāng)特性溫度 臨界電流愈不容易受到操作溫度的影響，因此其雷射效能較容易保持穩(wěn)定。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng) 射系統(tǒng)的特性溫度都大約落在 50 至 60 K 附近 6，然而從 人所發(fā)表的文章敘述中 5，我們可以知道圖 呈現(xiàn)的 射系統(tǒng)的特性溫度值為 81 92 K，較 傳統(tǒng) 此其雷射性能對(duì)操作溫度也較為穩(wěn)定。 料系統(tǒng)之特性介紹 料系統(tǒng) 除了利用前述 外兩種具有高 及高特性溫度的材料系統(tǒng)在近幾年中也廣為受到矚目。 在這一節(jié)中，我將先介紹具有極高 g)的 料系統(tǒng) 7。底下圖 依據(jù) 人的文章內(nèi)容所描繪的 料系統(tǒng)活性層能帶示意圖 7，其中 成分則為 8 圖 料系統(tǒng)活性層能帶示意圖。 從上圖中我們可以很明顯地看出 料系統(tǒng)擁有相當(dāng)大的大小大略是傳統(tǒng) 料系統(tǒng) 100 四倍，因此其導(dǎo)電 帶活性層的量子井能夠有效地將電子局限于井內(nèi)而不容易產(chǎn)生溢流的現(xiàn)象。故相對(duì)于傳統(tǒng) 料系統(tǒng)而言， 料系統(tǒng)較能夠在高溫下進(jìn)行穩(wěn)定的雷射操作，且其特性溫度 雷射操作下可達(dá)到 70 110 K 8，而在脈沖式雷射 (操作下更可高達(dá) 200 K 以上 8。 料系統(tǒng)除了有上述所介紹的優(yōu)點(diǎn)外，還具有可利用 做為基板 (優(yōu)勢(shì)。由于傳統(tǒng)的 及 在下一節(jié)做詳細(xì)的介紹 )等長(zhǎng)波長(zhǎng)雷射結(jié)構(gòu)都必須利用 做為基板，因此利用 為基板的 料系統(tǒng)可降低成本的支出。 9 除此之外，利用 基板的 料系統(tǒng)也同時(shí)擁有可直接利用 制作 射系統(tǒng) 的優(yōu)勢(shì) 9。 雖然 料系統(tǒng)擁有以上眾多的優(yōu)勢(shì)，然而由于其氮(子的大小比其他三者小 得許多， 因此 摻入 N 于長(zhǎng)晶的過(guò)程中容易造成晶體的缺陷， 因此如何在制程中 得到較完美的晶體仍是一門值得探討的課題。 料系統(tǒng) 在本節(jié)中，將要介紹另一個(gè)同樣具有高 料系統(tǒng)與其相關(guān)的特性。 首先我將針對(duì) 材料系統(tǒng)的 詳細(xì)的介紹。從 的介紹中我們可以知道所謂的 是指量子井中導(dǎo)電帶井深對(duì)價(jià)電帶井深的比，即 而對(duì)于傳統(tǒng)的 料系統(tǒng)而言，其比為 此容易造成溢電流的現(xiàn)象。然而從眾多文獻(xiàn)的收集中 10，我們可以 明確地知道對(duì)于 此在高溫操作時(shí)，料系統(tǒng)在導(dǎo)電帶有較高的井深可以局限更多的載子，所以電子溢流的情況較傳統(tǒng) 料系統(tǒng)緩和減少了許多，故其發(fā)光效率也較 料系統(tǒng)提升了不少。 底下圖 摘錄自 人文章中所呈現(xiàn)的 10 子井能帶結(jié)構(gòu)示意圖 11。從圖中我們可以看出此 料系統(tǒng)的 00 傳統(tǒng) 料系統(tǒng)100 三倍高。此外，我們也可以 計(jì)算出此 料系統(tǒng)的 0.3 其值為 與一般文獻(xiàn)上所認(rèn)知的 其值為 當(dāng)?shù)匚呛稀Ｗ詈髲膱D中我們也可以算出電子在導(dǎo)電帶 n 1 的能階躍遷至價(jià)電帶重電洞 n 1 的發(fā)光波長(zhǎng)，其值為 1240/等于 1330 ( 圖 子井能帶結(jié)構(gòu)示意圖 。 接下來(lái)所要探討的是 此首先要引進(jìn) 彎曲參數(shù) (定義與物理意義。 一個(gè)多元化合物半導(dǎo)體的能帶間隙 下式 (2)所示 ： 11 1 = (1 x)+) x(1 x)b ， (2) 其中二次項(xiàng)的系數(shù) b 值便是一般學(xué)術(shù)界所稱謂的彎曲參數(shù)，其單位為在早期 1988 年有關(guān) 料系統(tǒng) 彎曲參數(shù) b 值 的研究可由人文章內(nèi)容所做的實(shí)驗(yàn)分析一探究竟 12，如底下圖 示 ： 圖 期 料系統(tǒng) 組成成分的關(guān)系圖 。 從圖中我們可以觀察到此 元的材料系統(tǒng)，其 用兩個(gè)三元的 料結(jié)構(gòu) (加來(lái)表示，即 Eg(z) = z + (1 z) 從上圖中我們觀察不到 其二次項(xiàng)的系數(shù)，故 此四元料系統(tǒng)的 與組成成分是呈線性的函數(shù)關(guān)12 系，因此其彎曲參數(shù) b 值為零。 然而我們從 2004 年 人的文獻(xiàn)中可以觀察到現(xiàn)今料系統(tǒng)的彎曲參數(shù) b 值已經(jīng)有了新的認(rèn)知 13，如下式 (3)所示，其二次項(xiàng)的系數(shù)分別是 有兩個(gè) x = (1 x y)x 1)+y 1) (3) 在接下來(lái)的內(nèi)容中將要針對(duì) 及應(yīng)力 (成分之間的關(guān)系做更進(jìn)一步的分析與探討。 底下表 x 應(yīng)力對(duì) 量以及 量的關(guān)系式 14： 表 x 應(yīng)力對(duì)含量的關(guān)系式。 x y = g = % x y = g = x y = g = % x y = g = x y = g = % x y = g = x y = g = % 表中我們可以很明確地知道不同的 量會(huì)造成 x 。當(dāng) 量 (1 x y)13 占 ， 料系統(tǒng)晶格常數(shù)是與基板 配而不含應(yīng)力的。反之，當(dāng) 量大于以及小于 ，則會(huì)由于晶格常數(shù)與基板不匹配而分別產(chǎn)生壓縮 (伸張 (力。此外，在不同的 量時(shí)， x 料系統(tǒng)的 會(huì)隨著不同的數(shù)學(xué)函式而與 量成線性變化。 介紹完 料系統(tǒng)相關(guān)的物理特性后，接下來(lái)將要針對(duì)此材料系統(tǒng)的發(fā)展歷史及現(xiàn)況做進(jìn)一步的介紹。 從 人所發(fā)表的文章中，我們 可以一窺早期在 1989 m 子井雷射的發(fā)展概況 15。 人所設(shè)計(jì)的雷射結(jié)構(gòu)其活性層為五個(gè) 子井