三族氮化物微米級及奈米級三維光電元件磊晶及製程之研究-總計畫暨子計畫一:三族氮化物奈米柱光電元件之製程開發及特性研究

Project: Research project

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Description

"全球科技產業隨著物聯網與智慧化的發展,對於各類的感測器元件需求增加,而大宗的應用感測元件為光電感測器的應用最為廣闊與多元,其中氮化鎵材料已在多個產業領域中產生重大的影響,在光電方面可做為高亮度發光二極體或微發光二極體等元件發揮及其重要的作用,在高電子遷移率的電晶體和單片微波晶片等高功率射頻的設備中皆可看見其身影。而奈米結構的導入改變了氮化鎵應用於光電感測器元件上不同的特性存在,如氮化鎵奈米柱,可有顯著降低奈米柱上部分的錯位密度所帶來的影響,對於小尺寸的奈米柱可有助於緩解熱膨脹所產生的應力釋放與裂痕的產生,這對於氮化鎵材料成長於熱膨脹係數差異性較大的基板上將會是一項誘因;此外,由於奈米柱屬於非平面的幾何結構,可以預期光輸出量的增加。另一方面,奈米線的結構也可透過控制生長的條件改變奈米線的直徑使得運作在光電特性上改變其發射光譜之波段範圍。最後在核殼的幾何結構可以抑制在橫向m平面上生長的氮化銦鎵/氮化鎵量子井所產生的量子侷限史坦克效應的存在。
本研究計畫,係利用實驗室多年來對於氮化鎵材料的相關研究與經驗能力,在不增加製程設備成本及量測儀器的條件下,藉由奈米材料具有很好的體表面積比及對於缺陷與位錯密度等問題改善的情況下,開發大規模陣列垂直式氮化鎵奈米柱之微發光二極體。本計劃依據三族氮化物奈米柱光電元件之製程開發與特性研究項目進行開研:第一年(1)延續本實驗於氮化鎵製程技術之經驗以金屬有機化學氣相沉積製作大面積陣列奈米結構之氮化鎵奈米柱,並根據參數的不同調整壓力、氣體流量比例、成長溫度等製作簡易的光電元件加以分析成長之結構特性;(2)蒐集相關文獻資料並同步開研多重量子井結構對數與厚度的不同,並適當調變摻雜銦含量的比例改變其發光光譜的範圍,做為接下來兩年元件製作的相關基礎。第二年延續第一年研究技術經驗加入多重量子井結構研製更高效率的發光二極體,主要以對數與厚度上的調變電子侷限能力,同時以透明導電膜改善光檢測器元件之輸出效率,並將其元件與前年進行特性之比較。第三年延續第二年之最佳參數將其研製白光發光二極體,與螢光粉達成混色之白光,並以雷射剝除法切除基底使得光輸出效率再次提升。高品質及高性能之Micro LED技術將成為備受矚目的新世代顯示技術。"
StatusFinished
Effective start/end date20-08-0121-07-31