表面電漿對於半導體發光元件光萃取效率的影響之探討

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：28

、訪客IP：3.146.255.127

姓名

王灯利(Deng-Li Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

表面電漿對於半導體發光元件光萃取效率的影響之探討
(Light Extraction Efficiency of Semiconductor Light Emitters based on Surface Plasmon)

相關論文

★ 氮化鎵微光學元件之研究	★ 二維雙輸入雙輸出光子晶體分光器
★ 矽光波導元件光耗損研究	★ 矽晶片波導元件研究
★ 砷化鎵光子晶體共振腔研究	★ 應用奈米小球製作之波導模態共振器
★ 光子晶體異常折射之能流研究	★ 氮化鎵光子晶體共振腔
★ 分析BATC大視野多色巡天計畫中正常星系的質光比	★ 新型中空多模干涉分光器
★ 半導體光子晶體雷射之研究	★ 新型中空光波導研製與應用
★ 動態波長分配技術在乙太被動光纖網路的應用	★ 禁止頻帶材料的光學與聲波特性研究
★ 漸變式光子晶體透鏡研究	★ 光子晶體波導光束直進之研究

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

在本論文中，我們簡述表面電漿的發展，並利用電磁波與金屬表面自由電子交互作用之電磁理論，對表面電漿共振現象作闡述。而在實驗方面，我們在發光元件表面設計與製作次波長金屬週期結構，由實驗量測紀錄發光元件在不同結構下的發光光譜，經過光譜數據之整理與比較，我們可確信表面電漿共振現象的存在，但是在發光元件的光萃取效率方面並非只有提升，效率下降的情形也同樣存在，由此可知，結構參數的設計對於表面電漿在發光元件中扮演的角色有著決定性的影響，若能掌握相關設計，將能有效提升發光元件之光萃取效率。

摘要(英)

In this thesis we capsule the development and the basic theory of surface palsmon. In the experiment, we design and fabricate sub-wavelength periodic structures onto the InGaN light emitters and record the spectra of InGaN with different structures. In our result, we are sure of the exist of surface plasmon, and we also see that both the increase and the decrease of the light extraction can be found in the experiment. From the result, we can know that the effect of surface plasmon on light emitters depends on the parameters of the added structures, and if the structures can be well designed, we will have a chance to improve the light extraction of semiconductor light emitters.

關鍵字(中)

★ 發光元件
★ 表面電漿
★ 氮化銦鎵

關鍵字(英)

★ InGaN
★ light emitter
★ surface plasmon

論文目次

第一章序論 1
1-1表面電漿 1
1-2研究動機 2
1-3研究方法 6
第二章金屬表面電漿理論 7
2-1金屬塊材表面電漿模態 7
2-2金屬薄膜表面電漿模態 11
2-3金屬表面電漿之激發 13
2-4表面電漿與光子 18
第三章表面電漿發光元件之設計、製作與量測 20
3-1元件設計 20
3-2元件製作 21
3-3量測系統 25
第四章結果與分析 27
4-1氮化銦鎵發光元件之檢測 27
4-2氮化銦鎵本身光譜數據歸一化處理 29
4-3不同厚度的週期結構光譜數據之處理 34
4-4入射光與出射光對各結構之穿透率的比較 41
4-5中心波長發光強度理論值與實驗值之比較 44
4-6分析與討論 46
第五章結論與展望 52
參考文獻 54

參考文獻

[1] R. W. Wood, Philos. Mag. 4, 396, 1902.
[2] U. Fano, J. Opt. Soc. Am. 31, 213, 1941.
[3] A. Hessel, and A. A. Oliner, Appl. Opt., 4, 1275, 1965.
[4] M. Specht, J. D. Pedarnig, W. M. Heckl, and T. W. Hansch, Phys. Rev. Lett. 68, 476, 1992.
[5] T. J. Silva and S. Schultz, and D. Weller, Appl. Phys. Lett. 65, 68, 1994.
[6] Y. K. Kim, P. M. Lundquist, J. A. Helfrich, J. M. Mikrut, G. K. Wong, P. R. Auvil, and J. B. Ketterson, Appl. Phys. Lett. 66, 3407, 1995.
[7] M. Ashino, and M. Ohtsu, Appl. Phys. Lett. 72, 1299, 1998.
[8] O. Sqalli, I. Utke, P. Hoffmann, and F. Marquis-Weible, J. Appl. Phys. 92, 1078, 2002.
[9] D. P. Tsai, C. W. Yang, W. C. Lin, F. H. Ho, H. J. Huang, M. Y. Chen, T. F. Tseng, C. H. Lee, and C. J. Yeh, Jpn. J. Appl. Phys. 39, 982, 2000.
[10] D. P. Tsai, and W. C. Lin, Appl. Phys. Lett. 77, 1413, 2000.
[11] J. Tominoga, J. Kim, H. Fuji, D. Buchel, T. Kikukawa, L. Men, H. Fuckuda, A. Sato, T. Nakano, A. Tachibana, Y. Yamakawa, M. Kumagai, T. Fuckaya, and N. Atoda, Jpn. J. Appl. Phys. 40, 1831, 2001.
[12] W. C. Liu, C. Y. Wen, K. H. Chen, W. C. Lin, and D. P. Tsai, Appl. Phys. Lett. 78, 685, 2001.
[13] W. C. Liu, and D. P. Tsai, Phys. Rec B 65, 155423, 2002.
[14] C. Haynes, and R. P. Van Duyne, J. Phys. Chem. B 107, 7426, 2003.
[15] D. L. Jeanmaire, and R. P. Van Duyne, J. Electroanal. Chem. 84, 1977.
[16] A. Wokaun, Molec. Phys. 56, 1, 1985.
[17] M. Moskovits, J. Chem. Phys. 69, 4159, 1978.
[18] J. C. Tsang, J. R. Kirtley, and T. N. Theis, Sol. State Common. 35, 667, 1980.
[19] R. G. Freeman, K. C. Grabar, K. J. Allison, R. M. Bright, J. A. Davis, A. P. Guthrie, M. B. Hommer, M. A. Jackson, P. C. Smith, D. G. Walter, M. J. Natan, Science 267, 1629, 1995.
[20] I. Pockrand, J. D. Swalen, R. Santo, A. Brillante, and M. R. Philpott, J. Chem. Phys. 69, 4001, 1978.
[21] W. P. Chen, and J. M. Chen, J. Opt. Soc. Am. 71, 189, 1981.
[22] H. de Bruijn, R. Kooyman, and J. Greve, Appl. Opt. 29, 1974, 1990.
[23] H. Kano, and S. Kawata, Jpn. J. Appl. Phys. 34, 331, 1995.
[24] Xiangang Luo and Teruya Ishihara, Opt. Express 12, No. 14, 2004.
[25] Xiangang Luo and Teruya Ishihara, Apl. Phys. Lett. 84, No. 23, 2004.
[26] Xiangang Luo and Teruya Ishihara, Jpn. J. Appl. Phys. 43, No. 6B, 2004.
[27] O. Stenzel, A. Stendal, K. Voigtsberger, and C. Von Borczyskowski, Solar Energy Materials and Solar Cells 37, 337, 1995.
[28] M. Westphalen, U. Kreibig, J. Rostalski, H. Luth, D. Meissner, Solar Energy Materials and Solar Cells 61, 97, 2000.
[29] C. Nylander, B. Liedberg, and T. Lind, Sens. & Actuators 3, 79, 1982.
[30] W. A. Challener, R. R. Ollman, and K. K. Kam, Sens. & Actuators 56, 254, 1999.
[31] H. Kano, and S. Kawata, Jpn. J. Appl. Phys. I, 34, 331, 1995.
[32] K. Matsubara, S. Kawata, and S. Minami, Appl. Opt. 27, 1160, 1998.
[33] A. A. Lazarides, and G. C. Schatz, J. Phys. Chem. B 104, 460, 2000.
[34] A. J. Haes, and R. P. Van Duyne, J. Am. Chem. Soc. 124, 10596, 2002.
[35] A. D. McFarland, and R. P. Van Duyne, Nano Lett. 3, 1057, 2003.
[36] A. Köck, E. Gornik, M. Hauser, and M. Beinstingl, Appl. Phys. Lett. 57, 2327, 1990.
[37] N. E. Hecker, R. A. Hopfel, and N. Sawaki, Physica E, 2, 98, 1998.
[38] N. E. Hecker, R. A. Hopfel, N. Sawaki, T. Maier, and G. Strasser, Appl. Phys. Lett. 75, 1577, 1999.
[39] W. L. Barnes, J. Light. Tech., 17, 2170, 1999.
[40] S. Gianordoli, R. Hainberger, A. Kock, N. Finger, E. Gornik, C. Hank, and L. Korte, Appl. Phys. Lett. 77, 2295, 2000.
[41] J. Vuckovic, M. Loncar, and A. Scherer, IEEE J. Qunt. Elec. 36, 1131, 2000.
[42] P. A. Hobson, S. Wedge, J. A. E. Wasey, I. Sage, and W. L. Barnes, Advanced Materials, 14, 1393, 2002.
[43] I. Gontijo, M. Borodisky, E. Yablonvitch, S. Keller, U. K. Mishra, and S. P. DenBaars, Phys. Rev. B, 60, 11564 , 1999.
[44] A. Neogi, C.-W. Lee, H. O. Everitt, T. Kuroda, A. Tackeuchi, and E. Yablonvitch, Phys. Rev. B, 66, 153305, 2002.
[45] K. Okamoto, I. Niki, A. Shvartser, Y. Narukawa, T. Mukai, A. Scherer, Nature Mater. 3, 601, 2004.
[46] M. Yamada, T. Mitani, Y. Narukawa, S. Shioji, I. Niki, S. Sonobe, K. Deguchi, M. Sano, and T. Mukai, Jpn. J. Appl. Phys. 41, L1431, 2002.
[47] S. Nakamura, Science, 281, 956, 1998.
[48] S. Nakamura, M. Senoh, S. Nagahama, N. Iwasa, T. Yamada, T. Matsushita, H. Kiyoku, Y. Sugimoto, T. Kozaki, Appl. Phys. Lett. 72, 211, 1998.
[49] T. Mukai, K. Takekawa, S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys. 37, L839, 1998.
[50] T. Mukai, and S. Nakamura, Jpn. J. Appl. Phys., 38, 5735, 1999.
[51] P. Walterelt, O. Brandt, A. Trampert, H. T. Grahn, J. Menniger, M. Ramsteiner, M. Reiche, and K. H. Ploog, Nature, 406, 865, 2000.
[52] J. J. Wierer, M. R. Krames, J. E. Epler, N. F. Gardner, M. G. Craford, J. R. Wendt, J. A. Simmons, and M. M. Sigalas, Appl. Phys. Lett., 84, 3885, 2004.
[53] H. Raether, Springer-Verlag New York, 1988.
[54] A. Barbara, P. Quemerais, E. Bustarret, T. Lopez-Rios, and T. Fournier, Eur. Phys. J. D 23, 143, 2003.
[55] P. Lalanne, J. P. Hugonin, S. Astilean, M. Palamaru, and
K. D. Moller, J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2, 48, 2002.
[56] R. A. Rerrell, Phys. Rev. 111, 1214, 1958.
[57] K. L. Kliewer, and R. Fuchs, Phys. Rev. 153, 498, 1967.
[58] Edward D. Palik, Academic Press Handbook Series, New York: Academic Press, 1985.
[58] N. E. Hecker and R. A. Hopfel, Appl. Phys. Lett., 75, 1577, 1999.

指導教授

陳啟昌、李建階
(Chii-Chang Chen、Chien-Chien Lee)

審核日期

2006-7-3

推文