一維氮化鎵奈米線(1-D GaN Nanowires)元件製作
   現今光電半導體材料中,應用最廣泛的莫過於週期表中三、五族化合物材料。其重要性相當於矽單晶於積體電路中的地位;而目前常用的三五族材料有:

(1)InP(磷化銦)系列:其發光範圍為紅外光波段,約1.3~1.5μm(微米),通常用來作為光纖通訊元件的材料。
(2)GaP(磷化鎵)及GaAs(砷化鎵)系列:通常用於紅、黃、綠可見光波段顯示器的材料。
(3)GaN(氮化鎵)系列:其發光波段為藍綠光至紫外光,目前為白光LED的關鍵材料。

其中以藍光二極體(GaN-Based LED)的發展最被重視,主要的原因有以下四點:

(一)全彩顯示器的開發:由於台灣在LED產業其實早有基礎,因此目前市面上紅光、綠光、橙光及黃光發光二極體的銷售已相當普及,所以對於氮化鎵之藍綠光LED的需求自然是相當迫切的。但是由於藍光及綠光之發光二極體卻仍處於研發階段,因此若欲達到顯示器實用程度之高效率且高亮度,則必須以氮化銦鎵/氮化鎵/氮化鋁鎵為基礎材料,來研製高亮度的藍、綠光發光二極體。輔以原有之紅、黃光發光二極體,則可達成全彩顯示器之研製目標。特別是近年來由於全彩顯示器的蓬勃發展,如大型戶外顯示看板或家用全彩顯示器,更使得高亮度藍色或綠色LED儼然已成為現今LED產業的當紅炸子雞。因此顯而易見的是,目前全彩LED顯示器的技術瓶頸仍在於藍、綠光發光二極體上,所以各國無不競相投注大量的資金與研發人才在這塊領域之上。

(二)取代傳統信號燈:由於LED商品具有耐震性、低耗電、壽命長、發熱小…等等優點。因此其應用範圍相當廣泛,舉凡如家電製品信號燈以及儀器或車用指示燈等。特別是傳統燈泡式交通號誌燈的取代,更是省電且環保的好範例。

(三)取代傳統光碟的紅光雷射讀寫頭:由於目前廣泛應用於光碟的雷射讀頭,仍是屬於長波長之紅光雷射讀寫頭為主。因此若能將藍色發光二極體的技術稍加改良,即可進一步研製出高功率之藍光半導體雷射。如此一來便能利用此種短波長藍光半導體雷射,來取代目前光碟機所使用的紅光半導體雷射,便能增大光碟記錄容量的三倍以上,而這也將開啟光儲存媒體的新紀元。最近一年已有藍光半導體雷射的光碟機問世,不過價格仍偏高,因此尚有進步的空間。

(四)白光LED的開發:目前第一個白光LED由日本日亞化學公司所研發出來,其LED是以藍光發光二極體晶片為基礎,加上釔鋁石榴石黃光螢光粉,再利用藍光激發黃色螢光粉產生黃光,將藍黃混合之後可形成白光。而白光發光二極體的優點相當多,例如壽命長、省電(耗電量為傳統燈泡的1/8,日光燈之1/2)、低壓驅動、安全又具環保效果….等。因此許多歐美科學家都將白光LED視為二十一世紀的新照明光源。

  現今氮化鎵藍、綠光二極體的發展看來,雖然在生產發光二極體(LED)時,通常是以Al2O3藍寶石(Sapphire)或是SiC碳化矽為發光二極體的基材。但是由於藍寶石及碳化矽基板相較於矽基板而言,顯得相當地昂貴且在LED元件製作上也不易。因此以業界的生產角度而言,將矽基半導體導入LED製程是將業界的首選目標。然而由於氮化鎵的晶格常數(c=0.51862nm)與矽的晶格常數(a=0.5432nm)相差太大,因此目前許多研究學者常利用氮化鋁(c=0.51718nm)緩衝層的引入,來降低因為晶格不匹配所造成的的應力問題。雖然目前於矽晶圓上成長高品質之氮化鎵LED元件仍有許多問題,但光電半導體與矽基半導體的結合,將成為二十一世紀科技界的主流。 『中美晶與達隆使用藍寶石基片與碳化鎵為基礎的超白光LED』
  近幾年來由於一維奈米線的蓬勃發展,使得傳統元件(二維薄膜製程元件)在尺寸縮小化的壓力之下,已漸漸地朝向材料低維度化的目標邁進。而近年來有關三族氮化物奈米線的發展,主要是以美國哈佛大學化學系教授Charles M. Lieber與柏克萊大學加州分校教授PeiDong Yang所領導的研究團隊做的最多。


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