「藍光LED的奇幻旅程」 | 台灣精品獎-歷屆得獎名單
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「藍光LED的奇幻旅程」- 氮化鎵與氮化銦鎵的製備107/08/20 瀏覽次數 6398
王祥辰| 國立中正大學光機電整合工程研究所
每當傍晚時分,太陽逐漸西斜到了天邊,華燈初上,點亮日落後的街道,下班後的人們,悠閒地滑著手上的智慧型手機,此種場景對於現代人再平凡不過。但觀看此篇文章的你是否知道,在1990年代以前,發光二極體(Light Emitting Diode, LED)的應用還遠不及現今社會;1990年後,固態磊晶技術有了突破性的發展,才有「藍光LED」出現,之後便被大量地使用。
說到「藍光LED」,不得不提一種名為「氮化鎵」的材料。氮化鎵為製作藍光LED重要的材料之一,製備方法的改良與確立也經過了不少歷程。氮化鎵的製備最早是由R. Juza與H. Hahn在高溫高壓的狀態中,使氨氣通過液態鎵製備出針狀的氮化鎵[1];1969年,Maruska與Tietjen利用化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition, CVD)合成氮化鎵,增加了氮化鎵的生長面積並具有N型半導體特性 [2];1982年,S. Porowski在高溫且高壓的環境下,將氮氣通過金屬鎵,使用昇華法成長氮化鎵,進而可調變氮化鎵的阻抗[3];1983年,S. Yoshida在藍寶石基板(Al2O3,Sapphire)上先成長高溫氮化鋁緩衝層,再成長氮化鎵薄膜,發現在緩衝層上成長的氮化鎵結晶較好[4];1986年,名古屋大學I. Akasaki教授以藍寶石基板,利用有機金屬化學氣相沉積法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD)在低溫下先成長氮化鋁緩衝層後,再採用高溫成長氮化鎵獲得擁有鏡面般光澤之材料[5]。三年後,I. Akasaki教授克服氮化鎵本身具有N型半導體的載子濃度問題,製作出第一個P-N介面結構的氮化鎵發光二極體[6];數年後,日亞化學公司研究員S. Nakamura採用低溫成長氮化鎵緩衝層,以450℃~ 600℃之間...
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