電晶體雷射設計與製作之研究探討

Abstract

"本篇論文的主要研究為電晶體雷射(Transistor Laser, TL)的磊晶結構設計、元件製作以及其量測特性結果分析。電晶體雷射是一同時具備光與電輸出的新穎元件，在順向主動區的操作下，基極-集極接面的電場會形成法蘭茲-凱爾迪西效應 (Franz-Keldysh effect)，並對光造成吸收。因此在結構設計上，以如何在電晶體操作下達到雷射條件為出發，延續異質雙極性接面電晶體(Heterojunction Bipolar Transistor, HBT) 磊晶結構設計上的特點，分別探討主動區的設計、光學侷限因子的提升、漸變的基極設計、和雙異質雙極性接面對載子的侷限及其相對應的電性考量，並以模擬軟體為輔助完成上述磊晶設計的需求。將成長後的磊晶結構進行發光電晶體元件的製作，並量測其光和電的輸出，確認光強度、電流增益、膝節電壓、崩潰電壓的基本元件特性，探討設計結果在實驗與實際元件上的體現，以及比較其與過去發光電晶體元件的差異。 最後部分為電晶體雷射的製作，與發光電晶體除了幾何結構的不同，還需參與後端的切割與鍍膜流程。並將完成後的元件進行量測，包含室溫以及低溫的量測，分析和探討其雷射的特性、電晶體雷射的光學損失、和低溫下材料自身的特性變化與其相應的電與光特性變化。 "