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美發光二極管的可控操作研究人員放大招,或可

文章摘要:伊利諾大學香檳分校研究人員發展出一種新的方法,提升綠光LED亮度并且提高其效率。 伊利諾大學的電氣與計算機工程系助理教授Can Bayram發展出一種新的方法,提升綠光LED亮度并且提

伊利諾大學香檳分校研究人員發展出一種新的方法,提升綠光LED亮度并且提高其效率。

伊利諾大學的電氣與計算機工程系助理教授Can Bayram發展出一種新的方法,提升綠光LED亮度并且提高發光二極管膠其效率。(所有圖片來源:伊利諾大學)

使用產業內標準的半導體長晶技術,研究人員在硅基板上制造氮化鎵(GaN)晶體,這種晶體能夠產生高功率的綠光,應用于固態照明。

伊利諾大學的電氣與計算機工程系助理教授Can Bayram表示:“這是一個具有突破性的制程,研究人員成功在可調式的CMOS硅制程上生產新的原料,也就是方形氮化鎵 (cubic GaN),這種原料主要用于綠色波長射極。”

將半導體用于感測以及通訊能夠打開可見光通訊的應用,而光通訊正是徹底改變光應用的技術。支援CMOS制程的LED能夠達到快速、高效率、低功率且多重應用的綠光LED同時能夠省下許多制程裝置的費用。

通常GaN形成一至兩種晶體結構,六方形或立方體。六方形GaN為熱穩定,且是傳統半導體的應用。不過,六角形GaN較容易出現偏振現象,內部的電場將負電子與正電子分開,防發光二極管特點特點止他們結合,因此而造成光輸出效率下降。

截至目前為止,研究人員只能使用分子束外延(Molecular beam epitaxy)制造方形GaN,這樣的制程非常昂貴且與MOCVD制程相較之下非常費時。

研究人員成功在可調式的CMOS硅制程上生產新的原料,也就是方形氮化鎵 (cubic GaN),這種原料主要用于綠色波長射極。

Bayram表示:“微影技術(lithography)以及等向性蝕刻技術在硅上制造U行凹槽。這層非導電阻隔層扮演了將六角形塑型至方形的關鍵角色。我們的GaN沒有內部的電場能夠隔開電子,因此,可能會發生重疊問題,電子和凹洞更快速結合并制造光線。”

Bayram和Liu相信他們的方形GaN晶體可能可以成功讓LED達到零光衰(droop)。對綠色、藍色或UV LED而言,這些LED的發光效率都會隨著通過電流的輸入而逐漸衰退,也就是所謂的光衰。

這次的研究顯示出偏振在光衰的問題中有舉足輕重的地位,將電子推離凹槽,尤其是低輸入電流的情況下。在零偏振的情況下,方形LED能夠達成更厚的發光層并解決減少的電子和凹槽重疊以及電流過載。

效能較好的綠色LED將會成功打開新的LED固態照明應用。舉例而言,這些LED將可借由混色發出白光并且達到節能效果。其他先進的應用也涵括利用無熒光的綠色LED制造超平行LED的應用、水中通訊以及例如光遺傳學以及偏頭痛等生物科技應用。

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