矽基發光的一直是學界長期以來的目標，由於矽半導體在市場上所佔有的比例顯示，當矽基發光的效率足以商業化而擴充矽晶片應用領域時，製作新的相關光電元件，其中包括光偵測器（Photodetector）、發光二極體（Light Emitting Diode；LED）與現有的矽/矽鍺製程技術整合，應用於深具潛力的矽基光電元件（Silicon-Based OEICs），其在光電產業上將帶來龐大的利益。但是由於矽屬於間接能隙，其發光機率是1.79×10-15 cm3/s，比起直接能隙的GaAs 7.21×10-10 cm3/s，幾乎差了五個級數，所以為了讓矽發光，有許多方法被提出，包括矽鍺異質結構、多孔矽、鉺摻雜、超晶格、奈米晶體及金氧半接面發光等，但是到目前為止還是無法到達可以應用的發光效率。

雖然如此，矽鍺光電元件具有與矽積體化電路整合的優點，加上量子異質接面結構的長晶技術進步，因此近年來矽鍺異質接面的光電元件被廣為研究。其中Ge量子點光電元件利用Ge/Si（含其它IV族材料如SiGeC、SiC等）異質介面、晶格不匹配的特性，由於矽鍺晶格常數差4.2％導致鍺在矽（100）表面會由一層一層的結構轉變成量子點的奈米結構（Stranski-Kranow）。無錯誤排差（free dislocation）之自我形成量子點在也會在其他物質異質磊晶過程中出現，如InGaAs/GaAs 等...。量子點結構會改變物質原本的光電特性，量子點結構在未來可能被廣泛運用於光電元件上，所以對量子點演變的研究是有其必要性。本文中將介紹在量子點與超晶格上發光元件的研究成果，分析其發光的機制，進一步提出矽基發光的可能發展。

發光元件原理與結構
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