矽基发光的一直是学界长期以来的目标，由于矽半导体在市场上所占有的比例显示，当矽基发光的效率足以商业化而扩充矽晶片应用领域时，制作新的相关光电元件，其中包括光侦测器（Photodetector）、发光二极体（Light Emitting Diode；LED）与现有的矽/矽锗制程技术整合，应用于深具潜力的矽基光电元件（Silicon-Based OEICs），其在光电产业上将带来庞大的利益。但是由于矽属于间接能隙，其发光机率是1.79×10-15 cm3/s，比起直接能隙的GaAs 7.21×10-10 cm3/s，几乎差了五个级数，所以为了让矽发光，有许多方法被提出，包括矽锗异质结构、多孔矽、铒掺杂、超晶格、奈米晶体及金氧半接面发光等，但是到目前为止还是无法到达可以应用的发光效率。

虽然如此，矽锗光电元件具有与矽积体化电路整合的优点，加上量子异质接面结构的长晶技术进步，因此近年来矽锗异质接面的光电元件被广为研究。其中Ge量子点光电元件利用Ge/Si（含其它IV族材料如SiGeC、SiC等）异质介面、晶格不匹配的特性，由于矽锗晶格常数差4.2％导致锗在矽（100）表面会由一层一层的结构转变成量子点的奈米结构（Stranski-Kranow）。无错误排差（free dislocation）之自我形成量子点在也会在其他物质异质磊晶过程中出现，如InGaAs/GaAs 等...。量子点结构会改变物质原本的光电特性，量子点结构在未来可能被广泛运用于光电元件上，所以对量子点演变的研究是有其必要性。本文中将介绍在量子点与超晶格上发光元件的研究成果，分析其​​发光的机制，进一步提出矽基发光的可能发展。

发光元件原理与结构
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