Studies of Ultrafast Carrier Dynamics in ZnO thin film and Nanostructures

  • 孫世澤
  • Sun, Shih-Ze
Publication date
November 2007

Abstract

氧化鋅相關材料由於在元件應用上具極佳的材料特性而愈來愈受到重視。近年來,愈來愈多奈米結構的氧化鋅被合成出來。然而,奈米結構氧化鋅的超快載子動態甚至塊材的氧化鋅自由載子動態仍然很少被研究過。發展以氧化鋅為基礎的元件,了解其物理機制是非常根本的。 因此,在本篇論文中,我們利用飛秒暫態穿透式量測研究氧化鋅奈米柱和氧化鋅薄膜在室溫下激子和「超越能隙自由載子」的動態。從光激發「超越能隙自由載子」後,可以觀察到非常快速的外部熱化時間在200飛秒的數量級。在高功率的激發下,發現熱聲子效應會延緩載子冷卻的過程。當激發光子能量調到和氧化鋅奈米柱的束縛激子躍遷吻合時,發現激子穩定形成而沒有明顯的激子解離過程除非當光激發激子密度超過莫特密度(Mott Density);反之,當激發光子能量調到和氧化鋅薄膜的自由激子躍遷吻合時,即使光激發激子密度未超過莫特密度,仍然可以觀察到時間常數數量級在800飛秒的微弱的激子解離。 除了氧化鋅載子動力學的研究,我們也利用反射式激發探測技術測量氧化鋅薄膜的聲速。然而,量得的聲速數量級為4000m/s,較過去文獻發表的數值數量級為6000m/s慢得多。根據實驗結果分析,我們探討幾個可能的原因。另一方面,觀察到的一些有趣現象引起我們更廣泛地討論。ZnO-related material has got more and more attentions because of its excellent material properties in device application. In recent years, more and more nanostructure ZnO have been synthesized. However, ultr...

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