結構 我們的樣品是由交通大學所提供的，是由 MBE ...
1
結結 我我我我我我我我我我我我我我我 我我 ， MBE 我我我我我我 我我我我我我 ， (LM4405 ， LM44 06) 我我我我我我 ， LM4405 ： 我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我 ， LM4406 ： 我我我我我我我我 3nm 我 我我我 我我我我我我我我我我我我 ， 我我我我我我我我我我 我我 體 , 我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我 我我 ，， AFM 我我 我我我我我我 ， Quantum wire AFM 我我 我我我我我我我我我我我我我 ， 0 1 2 3 4 660 680 700 720 740 760 780 800 K O hm K O hm T esla R xx R xy 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 5 6 7 8 K O hm K O hm T esla R xx R xy -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Magnetotransport properties of self-assembled GaAs antiwire Magnetotransport properties of self-assembled GaAs antiwire in InGaAs matrix on (100) InP substrates in InGaAs matrix on (100) InP substrates abstract abstract We will report the study of the effect of the GaAs a We will report the study of the effect of the GaAs a ntiwire on the mobility of two-dimensional electron ntiwire on the mobility of two-dimensional electron gas mobility and density. The sample is an InGaAs/In gas mobility and density. The sample is an InGaAs/In AlAs hetero-structure modulation-doped. We use the l AlAs hetero-structure modulation-doped. We use the l ock-in technique to measure the mobility and density ock-in technique to measure the mobility and density at the temperature from 11K to 295K in a cryogenic c at the temperature from 11K to 295K in a cryogenic c lose cycle system. The mobility is dependence on the lose cycle system. The mobility is dependence on the direction of the antiwire and is not isotropic. direction of the antiwire and is not isotropic. Y.T.Sung Y.T.Sung a ( ( 我我 宋 我我 宋 ), W.S.Juang ), W.S.Juang a ( ( 我我我 我我我 ), Z.C.Lin ), Z.C.Lin c ( ( 我我我 我我我 ), L.C.Li ), L.C.Li a ( ( 我我我 我我我 ), W.H.Hsieh ), W.H.Hsieh b ( ( 我我我 我我我 ), Y.W.Suen ), Y.W.Suen a ( ( 我我我 我我我 ), and C. P. Lee ), and C. P. Lee c ( ( 我我我 我我我 ) ) a Department of Physics, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan, R.O.C. Department of Physics, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan, R.O.C. b Department of Electronic Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, R.O.C. Department of Electronic Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, R.O.C. c Department of Electronic Engineering, National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan, R.O.C. Department of Electronic Engineering, National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan, R.O.C. 結結 我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我 我我我我我我我我我我我我我 ，，一 B 我我我我我我我我我我我我我我我我我 ， Vxx 我我我我我 Vxy 我我我我我我我我我我我我 ， 我 Close-cycle 我 我我我我我我我我我我我我我我我我我 ， Vxx 我 Vxy 我我我 ， 我我我我我我我我我我我我我我我我我我 (Density,n) 我我我我 (Mobility,u) 我我 ， 我我我我我我我我我 我我我我 我我我我我我He 3 我我我我我 我我我 我我我我 ，一 0.3K 我我我 Air 20 nm i-InGaAs 40 nm n-InAlAs 5e17cm -3 40 nm i-InAlAs 100 nm i-InGaAs 500 nm i-InAlAs S.I. InP substrate LM4405 – 我我我我我 我我我我我我我 ， 2D 我我我我 我我我我我我 ， 我我我我我我 Lm4406 – 我 2D 我我我我我 3 nm 我我 4 ML InAs, 我 我我我我 我我我我我我我我 結結結結結結 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我 我 ，，， 我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我 ， Omhic contect ： 我我我我 我我我我我 體 , 我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我 ，， 我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我 ， (Omhic contect) 我我 我我我我我我我我 ， 我我我我我我我我我我我我我我我我我我 Mesa etching ： 我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我 我 一，，， 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我 我我我我我我我我我 我我我 體，體 我我我我我我我我我我我我我我我我我， A 我我我我我我我我我我我我我我我我我， B 我我我我我我我 我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我 ，， 10 100 0 20k 40k 60k 80k 100k 120k 140k 160k lm4405a1 (110) T (K ) e (cm 2 /V s) 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 n s (10 11 cm -2 ) 10 100 0 20k 40k 60k 80k 100k 120k 140k 160k T (K ) e (cm 2 /V s) lm4405a2 (110) 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 n s (10 11 cm -2 ) 10 100 10k 12k 14k 16k 18k 20k lm4406a1 (110) T (K ) e (cm 2 /V s) 3.0 0 3.2 0 n s (1 0 11 cm -2 ) 10 100 0 20k 40k 60k 80k 100k 120k T (K ) e (cm 2 /V s) lm4406a2 (1 10 ) 3.0 3.1 3.2 3.3 n s (1 0 11 cm -2 ) 結結結結結 我我我我 close-cycle 我我我我我我我我我 我 ， LM4405 我 LM4406 我我我我 我我 我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我 ，，，， 我我 我我我我我我我 我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我 ，，一，， LM4 405 我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我 ， LM4406 我我我我 我我我我我 ， (B) 我我 我我我我我 (A) 我我我我我我我 我我我 ， 0.3K 我我我我我我 我我我 我我我我 ，一 結結 我我我我我我 我我我我 ， LM4405 我我我我 我我我我我我我我我我我 ， LM4406 我我我我我我 我我我 我我我我我我我我我 我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我 ，，，， 我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 ，， 我我我我我我我我我 我 ， 0.3K 我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我 ，， 我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我 ，， Reference 1 S. D. Lin, C. P. Lee, W. H. Hsieh and Y. W. Suen, A ppl. Phys. Lett. 81, 3007 (2002) 結結 我我 我我我 我我我我我我我我我 我我我我 我我 我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我 我我我我我我我 體，、、，，， 我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我 ，， 1D 我我 我我我 ， 我我 我我我我我我我我 我我我我我我我我我 ，， GaAs antiwire 我我我我我我我我我 我我我 ， 我我我我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我我 ，， 我我我我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我我我我 我我我我我我我我 ，， He 3 我我我我我我我我 0.3K 我我我 結結結結結 結結結 體 Quantum wire AFM 結 結結結結 Density & Mobility 結結結結結 Density & Mobility 我我 11 2 2 2 11 2 2 4 1 3.55 10 3.03 10 0.3 1 2.75 10 8.67 10 ( () ) A n cm cm V s Temperture K n c m B m c V s (110) (A) (B) (A) (B) LM4406 (A) at 0.3K LM4406 (B) at 0.3K He 3 我 0.3K 我我我我我 (110) (110) (110) LM4406
-
Upload
wendy-rivers -
Category
Documents
-
view
69 -
download
18
description
Y.T.Sung a ( 宋育泰 ), W.S.Juang a ( 莊武軒 ), Z.C.Lin c ( 林志昌 ), L.C.Li a ( 李良箴 ), W.H.Hsieh b ( 謝文興 ), Y.W.Suen a ( 孫允武 ), and C. P. Lee c ( 李建平 ) a Department of Physics, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan, R.O.C. - PowerPoint PPT Presentation
Transcript of 結構 我們的樣品是由交通大學所提供的，是由 MBE ...
結構我們的樣品是由交通大學所提供的，是由 MBE 所成長出來的，總共有有兩塊 (LM4405 ， LM4406) ，其結構如下圖
LM4405 ：單純只有二維電子系統，在實驗中是屬於對照組用的LM4406 ：在二維電子系統下 3nm 處，延基板 的方向長出細細的量子線段
為了驗證量子線段的實體形貌 , 我們另外在別的基板表面上，用同樣的方法長出量子線段後，使用 AFM 撿測，其結果在下面 Quantum wire
AFM 圖中，證實了我們所製造出來的結構
0 1 2 3 4
660
680
700
720
740
760
780
800
K O
hm
K O
hm
Tesla
Rxx Rxy
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 1 2 3 4
0
1
2
3
4
5
6
7
8
K O
hm
K O
hm
Tesla
Rxx Rxy
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Magnetotransport properties of self-assembled GaAs antiwire in InGaAs mMagnetotransport properties of self-assembled GaAs antiwire in InGaAs matrix on (100) InP substratesatrix on (100) InP substrates
abstractabstract
We will report the study of the effect of the GaAs antiwire on the mWe will report the study of the effect of the GaAs antiwire on the mobility of two-dimensional electron gas mobility and density. The sobility of two-dimensional electron gas mobility and density. The sample is an InGaAs/InAlAs hetero-structure modulation-doped. We ample is an InGaAs/InAlAs hetero-structure modulation-doped. We use the lock-in technique to measure the mobility and density at thuse the lock-in technique to measure the mobility and density at the temperature from 11K to 295K in a cryogenic close cycle system. e temperature from 11K to 295K in a cryogenic close cycle system. The mobility is dependence on the direction of the antiwire and is The mobility is dependence on the direction of the antiwire and is not isotropic.not isotropic.
Y.T.SungY.T.Sungaa(( 宋育泰宋育泰 ), W.S.Juang), W.S.Juangaa(( 莊武軒莊武軒 ), Z.C.Lin), Z.C.Lincc(( 林志昌林志昌 ), L.C.Li), L.C.Liaa(( 李良箴李良箴 ), W.H.Hsieh), W.H.Hsiehbb(( 謝文興謝文興 ), Y.W.Suen), Y.W.Suenaa(( 孫允武孫允武 ), and C. P. Lee), and C. P. Leecc(( 李建平李建平 ))
aa Department of Physics, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan, R.O.C.Department of Physics, National Chung Hsing University, Taichung, Taiwan, R.O.C.bb Department of Electronic Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, R.O.C. Department of Electronic Engineering, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, R.O.C.cc Department of Electronic Engineering, National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan, R.O.C. Department of Electronic Engineering, National Chiao Tung University, Hsinchu, Taiwan, R.O.C.
配置整個實驗的配置如下圖，我們是使用鎖相放大器提供樣品電流源，再提供一個與樣品表面垂直的可變磁場 B ，使用兩台鎖相放大器分別測量導電電壓 Vxx 與霍爾電壓 Vxy ，再把這樣的裝置放入變溫裝置 Clo
se-cycle 中，藉由每個定點溫度下改變磁場測量到的 Vxx 與 Vxy ，經計算後可以得到變溫的二維電子系統載子濃度 (Density,n) 與遷移率(Mobility,u) ，為了得到更低溫的數據，我們將一樣的配置搬到 He
3 低溫系統下，得到一組溫度為 0.3K 的數據
Air
20 nm i-InGaAs
40 nm n-InAlAs 5e17cm-3
40 nm i-InAlAs
100 nm i-InGaAs
500 nm i-InAlAs
S.I. InP substrate
LM4405 – 結構如上圖，紅色虛線部份為 2D 異質接面，其接面會產生二維電子系統
Lm4406 – 在 2D 異質接面下 3 nm 處長 4 ML InAs,其會形成延 方向產生量子線段
霍爾平台製程我們要將樣品加工成可以量霍爾效應的平台，由於過去做的都是做不具方向性的測量，但這次樣品具有方向性，因此我們使用同時有不同方向的光罩來做，其製造過程大致上分成兩部分
Omhic contect ：利用半導體光微影技術 , 經過上光阻曝光顯影後，用蒸鍍機鍍上導電層金與金鍺，接著使用丙酮將不要的地方舉離，剩下需要的歐姆接點 (Omhic contect) 圖形，再進入高溫爐將導電金屬燒到與樣品的二維電子系統層接通
Mesa etching ：一樣的上光阻曝光顯影，將不要的二微電子系統的地方，使用蝕刻液蝕刻掉，將剩餘的光阻洗掉後就剩下我們要給二微電子氣體所走的路徑，最終結果如下的立體結構圖
最後我們可以得到兩個方向的霍爾平台， A 為電流方向與量子線段垂直的測量平台， B 為電流方向與量子線段平行的測量平台，圖中的量子線段為示意圖，實際狀況是相當細小的
10 1000
20k
40k
60k
80k
100k
120k
140k
160k
lm4405a1(110)
T (K)
e (
cm2/V
s)
2.7
2.8
2.9
3.0
3.1
3.2
3.3
ns (1
01
1cm-2)
10 1000
20k
40k
60k
80k
100k
120k
140k
160k
T (K)
e (
cm2/V
s)
lm4405a2(110)
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
ns (1
01
1cm-2)
10 10010k
12k
14k
16k
18k
20k lm4406a1(110)
T (K)
e (
cm2/V
s)
3.00
3.20
ns (1
01
1cm-2)
10 1000
20k
40k
60k
80k
100k
120k
T (K)
e (
cm2/V
s)
lm4406a2(110)
3.0
3.1
3.2
3.3
ns (1
01
1cm-2)
數據與結果我們使用 close-cycle 測量到的數據如下圖，從 LM4405 與 LM4406 樣品上來比較，基本上兩者的行為都差不多，載子濃度會隨溫度上升而上升，遷移率會隨溫度上升而下降，不過從數量級來看，在載子濃度中，同一片樣品在不同方向測量到的數據也都差不多，但從遷移率來看， LM4405 在不同方向上的表現並沒什麼大變化，不過在 LM4406 的樣品上，不難看出在 (B)方向的數據比起 (A) 方向大上好幾倍，就算從 0.3K 的數據上來看，也有一樣的性質
結論在測量數據中，與對照組 LM4405 樣品比較，測量到數據確實可以看出 LM4406 的樣品在不同方向上，有著不同的遷移率，同樣的，這樣的結果也呼應了前面提到的方向性結構量子線段所帶來的影響，這樣的結果說明我們可以使用人工的方式，製造出異向性遷移率的樣品來，同時也可以將原本不具方向性的遷移率係數帶領到與方向性有關，在 0.3
K 時的數據，我們也可以看到了不同方向所產生的量子霍爾效應，用這樣的數據計算出來的載子濃度與遷移率，跟低溫時量到的數據是有差不多的行為，這也更佳的驗證了我們的結論
Reference1S. D. Lin, C. P. Lee, W. H. Hsieh and Y. W. Suen, Appl. Phys. Lett. 81,
3007 (2002)
簡介半導體結構，像是異質結構的線、量子線、點，近年來吸引了許多人注意，在這些結構中，載子侷限和它們磁傳輸特性的能量量子化，使得它們在物理及儀器上的應用上非常有趣，最近自組裝的 1D 結構，如線的結構，都已經可以做到，在這我們為了測量到 GaAs antiwire 在不同方向上的影響，將樣品製成可以測量不同方向的霍爾效應平台，放入變溫系統中，因此二維電子系統的載子濃度與遷移率在各個溫度下對不同方向上的影響便可被觀察到，為了得到更低溫的數據，我們也將樣品放入 He
3 系統中量得溫度為 0.3K 的數據
霍爾平台立體結構圖
Quantum wire AFM 圖
樣品結構
Density & Mobility
測量配置圖
Density & Mobility 計算
112
22
112
24
13.55 10
3.03 100.3
12.75 10
8.67 10(
( )
)
An
cm
cmV s
Temperture Kn
c
mB
m
cV s
(110)
(A)
(B)
(A)
(B)
LM4406 (A) at 0.3K
LM4406 (B) at 0.3K
He3 在 0.3K 測得的數據
(110)
(110)
(110)
LM4406
