學位論文

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    氧化鏑鋅薄膜的法拉第磁光與電性
    (2021) 林韋如; Lin, Wei-Ju
    以脈衝雷射蒸鍍法在c方向藍寶石基板上製備氧化鏑鋅薄膜，並討論其結構、光學、磁光與電性特性。分析X光繞射光譜與拉曼光譜，並沒有產生其他晶相，隨摻雜濃度增加，晶粒尺寸變小，晶格常數變化不大。光致螢光光譜顯示，純氧化鋅有很強的近能隙發光，隨摻雜濃度增加，近能隙發光強度漸弱，缺陷發強度增強，主要缺陷為氧空缺、鋅空缺與鋅間隙。磁光光譜可看出，所有薄膜呈順磁性，與SQUID量測結果相同，Verdet constant大致隨波長增長而漸弱；其中缺陷所對應的發光波長，Verdet constant 與摻雜比例做圖，摻雜濃度10%響應為最強。量測電流-電壓曲線圖得知所有電極都為歐姆接觸。使用Van der Pauw法量測氧化鏑鋅薄膜的電阻率數值在0.078 mΩ·cm與277.72 mΩ·cm之間。霍爾效應檢測顯示氧化鋅為n型半導體，1%及5%的氧化鏑鋅薄膜為p型半導體，載子濃度在7.89×1018 cm-3與5.32×1022 cm-3之間，遷移率在4.3×10-4 cm2/Vs與35.13 cm2/Vs之間。
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    氧化鈥鋅薄膜的磁光與電性
    (2020) 林于庭; Lin, Yu-Ting
    本論文探討脈衝雷射蒸鍍法在c方向藍寶石基板上所製備之氧化鈥鋅薄膜(Ho: ZnO)的結構、光學、磁和磁光，及導電特性。氧化鈥鋅薄膜的製備條件為氧壓3×10-1 mbar，基板溫度525 ℃，雷射波長266 nm，雷射能量密度2.0 J/cm2，鈥的摻雜比例0~10 原子莫爾濃度(at. %)。 X光繞射光譜和拉曼散射光譜顯示氧化鈥鋅薄膜沒有其他雜質或晶相存在，代表薄膜中鈥原子成功取代了鋅原子。隨摻雜比例增加後，晶格常數與晶粒大小會變小，表示鈥原子(0.904 Å)取代鋅原子(0.74 Å)過程中產生缺陷造成薄膜結構變差。摻雜5及8 at. %之氧化鈥鋅薄膜的拉曼散射光譜還包含Ho 4f軌域5S2→5I8及5F4→5I8能階的螢光訊號。光致螢光光譜顯示純氧化鋅(Ho: 0 at. %)有很強的近能隙發光，隨摻雜比例增加，近能隙的發光變弱，缺陷的發光變強，從光致螢光光譜可以辨認出氧空缺、鋅空缺、鋅間隙等缺陷。 SQUID的結果顯示在T = 5與300 K氧化鈥鋅都呈現順磁性，飽和磁矩隨摻雜比例增加而變大，在8 at. %達最大值120 emu/cm3。磁矩和溫度關係結果表明，薄膜磁矩在2~100 K的範圍內都快速下降，在150 K後趨於平緩，且在40~60 K的地方有很強的氧退吸附訊號，若扣除掉氧退吸附的訊號，推測所有薄膜皆不具磁有序特性。磁光光譜顯示所有氧化鈥鋅薄膜皆為順磁性，其法拉第旋轉角對磁場的斜率隨波長越大而變小，此外氧化鈥鋅薄膜的Verdet常數數值隨波長增長變小，大約降低86 %。 從電流-電壓特性曲線可以看到所有氧化鈥鋅薄膜電極皆符合歐姆定律。且在摻雜之後電阻率從0.022 Ω-cm上升到0.221 Ω-cm，表示摻雜和產生的缺陷會增加電阻率。