InAs quantum dot molecules on nanohole/cross-hatch pattern templates - Nitas Nakareseisoon (Chulalongkorn University, 2015)
วิทยานิพนธ์ฉบันนี้ศึกษาวิวัฒนาการและลักษณะเฉพาะของควอนตัมดอตโมเลกุล (quantum dot molecules, QDMs) บนพื้นผิวลายตาราง (cross hatch patterns, CHPs) QDMs ถูกปลูกด้วยเทคนิคการกลบด้วยชั้นบางและปลูกซ้ำบนแผ่นฐานลายตาราง ซึ่งเป็น In0.2Ga0.8As หนา 25 นาโนเมตรบนแผ่นฐานแกลเลียมอาร์เซไนด์ คุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาและทางแสงของโครงสร้างที่มีขนาดเล็กในระดับนาโน ถูกศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (atomic force microscope, AFM) และการทดลองโฟโตลูมิเนสเซนส์ (photoluminescence, PL) ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของโครงสร้างในระดับนาโนบนพื้นผิวลายตารางแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งขึ้นอยู่กับบริเวณ และสามารถสรุปได้ดังนี้ บนบริเวณพื้นผิวเรียบโครงสร้างในระดับนาโนพัฒนาจากโครงสร้างนาโนโฮล (nanoholes, NHs) ไปเป็นนาโนพล็อพเพลเลอร์ (nanopropellers, NPs) และ QDMs ซึ่งมีความสม่ำเสมอและเหมือนกันกับโครงสร้างที่ปลูกบนแผ่นฐานแกลเลียมอาร์เซไนด์เรียบ บนบริเวณเส้นมิสฟิทดิสโลเคชัน (misfit dislocation, MD) ในทิศ [110] ความเครียดบนพื้นผิวส่งผลต่อความสมมาตรของโครงสร้างในระดับนาโน และในบางกรณีมีการพัฒนาไปเป็นโครงสร้างรูปแบบใหม่เช่น NHs ที่มีรูปร่างเป็นข้าวหลามตัด ควอนตัมดอต (quantum dots, QDs) ที่มีฐานเป็นรูปข้าวหลามตัด และ NPs ที่มีลักษณะเหมือนหน่วยพื้นฐานของควอนตัมเซลลูล่าออตโตมาต้า (quantum cellular automata) บนบริเวณเส้น MD ในทิศ [1-10] การกลบด้วยชั้นบางของแกลเลียมอาร์เซไนด์ก่อให้เกิด NHs และเส้นของเนินในระดับนาโน (nanomounds) ส่วนการปลูกซ้ำด้วยอินเดียมอาร์เซไนด์ก่อให้เกิด QDs ที่มีฐานเป็นรูปข้าวหลามตัดบน NHs และQDs บนสันและขอบของแนวเส้นในระดับนาโน การวัด PL ของโครงสร้าง QDMs บนแผ่นฐานลายตารางแสดงให้เห็นว่า โครงสร้างโดยรวมปล่อยสัญญาณอย่างเด่นชัดในช่วงกว้างตั่งแต่ 0.89 -1.6 eV ซึ่งบ่งชี้ถึงคุณภาพโครงผลึกที่สูง อิทธิพลของการอพพยของพาหะจาก QDs ขนาดเล็ก ไปสู่ QDs ขนาดใหญ่ถูกสังเกตุเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ลักษณะทางสัณฐานวิทยาอันหลากหลายที่ถูกพบในงานนี้อาจขยายขอบเขตของวัสดุและสิงประดิษฐ์ทางออปโตอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นประโยชน์ในช่วงอินฟราเรดใกล้ (near infrared)