20070730 國立中山大學開發全世界品質最佳2英吋LED基板材料 大尺寸、高質量 總成本至多降低40%
20070730 「氮化鎵(GaN)」與「氧化鋅(ZnO)」半導體材料在光電領域扮演了非常重要的角色,特別是在LED(發光二極體)的應用上面。傳統是利用氣相沉積的方式將其生長於藍寶石基板,但「晶格失配率」常高達14%。國立中山大學微奈米分析技術研發中心應用「鋁酸鋰(LiAlO2)」與GaN和ZnO晶格失配率1.4%的特性,希望能成為藍寶石之外的另一個選擇。目前已能生長出製造全世界品質最佳的2英吋LED基板,且已開發出適當的拋光方法,使其表面能達到原子級的平坦度,不僅取得亞洲領先地位,更提升台灣光電產業的國際競爭力。
開發「鋁酸鋰(LiAlO2)」的幕後功臣、國立中山大學材料所助理教授周明奇主要擅長「單晶生長」領域,他指出,傳統使用LED基板材料主要是「氮化鎵(GaN)」與「氧化鋅(ZnO)」,除發光元件之外,也可廣泛應用於光學、雷射二極體(LD)、太陽能產業和生醫科技等領域,主要是利用氣相磊晶的方式將其生長於藍寶石基板。但藍寶石與GaN和ZnO晶格失配率高達14%的性質常令人詬病,不僅造成材料的缺陷密度過高,且降低LED發光效率。
周明奇團隊一年來尋求在氮化鎵(GaN)與氧化鋅(ZnO)替代基板技術上的開發,最後成功利用「柴式提拉法」(Czochralski pulling method)生長出鋁酸鋰(LiAlO2)晶體,鋁酸鋰基板與氮化鎵、氧化鋅間具有較佳晶格匹配度,不需藉由緩衝層即可長出氮化鎵和氧化鋅,簡化製程的過程,相對省去時間與經費;此外生長於鋁酸鋰的GaN和ZnO材料是沿著非極化(nonpolar)方向生長,可有效去除放射波長的紅位移效應(Quantum Confined Stark Effect, QCSE),對放射光波長的偏移有顯著改善。
鋁酸鋰的原料價格、熔點均較藍寶石低,硬度也較藍寶石軟,後續的切割、研磨與拋光等加工服務較易,總成本降低30%~40%,實際運用在LED上總成本亦較低,材料品質的進展將帶動LD及LED的商機。
此外,奈米材料的物理性質與材料本身的尺寸大小有關,周明奇運用「柴式提拉法」拉出目前高品質且直徑2英吋的鋁酸鋰(LiAlO2)單晶,在目前傳統基板相關的專利大都由美、日兩國把持,國內其他團隊亦著重在氮化鎵(GaN)元件的成長與後續製造的研究環境中,中山大學微奈米分析技術研發中心另闢蹊徑,針對最上游的材料建立最佳化成長條件,開發大尺寸、高質量的氮化鎵(GaN)和氧化鋅(ZnO)奈米材料基板—鋁酸鋰單晶,形成亞洲少有的實驗團隊,在氮化鎵(GaN) 和氧化鋅(ZnO)替代基板技術上取得亞洲的領先地位,促進高效能光電半導體之應用進展,進階提升我國光電工業之國際競爭力。
開發「鋁酸鋰(LiAlO2)」的幕後功臣、國立中山大學材料所助理教授周明奇主要擅長「單晶生長」領域,他指出,傳統使用LED基板材料主要是「氮化鎵(GaN)」與「氧化鋅(ZnO)」,除發光元件之外,也可廣泛應用於光學、雷射二極體(LD)、太陽能產業和生醫科技等領域,主要是利用氣相磊晶的方式將其生長於藍寶石基板。但藍寶石與GaN和ZnO晶格失配率高達14%的性質常令人詬病,不僅造成材料的缺陷密度過高,且降低LED發光效率。
周明奇團隊一年來尋求在氮化鎵(GaN)與氧化鋅(ZnO)替代基板技術上的開發,最後成功利用「柴式提拉法」(Czochralski pulling method)生長出鋁酸鋰(LiAlO2)晶體,鋁酸鋰基板與氮化鎵、氧化鋅間具有較佳晶格匹配度,不需藉由緩衝層即可長出氮化鎵和氧化鋅,簡化製程的過程,相對省去時間與經費;此外生長於鋁酸鋰的GaN和ZnO材料是沿著非極化(nonpolar)方向生長,可有效去除放射波長的紅位移效應(Quantum Confined Stark Effect, QCSE),對放射光波長的偏移有顯著改善。
鋁酸鋰的原料價格、熔點均較藍寶石低,硬度也較藍寶石軟,後續的切割、研磨與拋光等加工服務較易,總成本降低30%~40%,實際運用在LED上總成本亦較低,材料品質的進展將帶動LD及LED的商機。
此外,奈米材料的物理性質與材料本身的尺寸大小有關,周明奇運用「柴式提拉法」拉出目前高品質且直徑2英吋的鋁酸鋰(LiAlO2)單晶,在目前傳統基板相關的專利大都由美、日兩國把持,國內其他團隊亦著重在氮化鎵(GaN)元件的成長與後續製造的研究環境中,中山大學微奈米分析技術研發中心另闢蹊徑,針對最上游的材料建立最佳化成長條件,開發大尺寸、高質量的氮化鎵(GaN)和氧化鋅(ZnO)奈米材料基板—鋁酸鋰單晶,形成亞洲少有的實驗團隊,在氮化鎵(GaN) 和氧化鋅(ZnO)替代基板技術上取得亞洲的領先地位,促進高效能光電半導體之應用進展,進階提升我國光電工業之國際競爭力。
瀏覽數:
分享
