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Sputter

本實驗室所架設之離子濺鍍為鎧柏科技有限公司所生產(左)。底部屬於1靶材放置位置(右)。

工作原理：

       Sputter利用濺射原理，這個原理非常類似撞球，固態表面受到帶有高能量的例子撞擊，基於動量轉移，表面的原力或分子從帶有高能量的粒子（通常為Ar氣），由表面撞擊出，成長在上方基板。濺鍍即是利用此一原理，利用高能量的離子束或原子束打擊待鍍材料，將動量轉移至待鍍物表面，使表面的原子獲得動能，脫離母材，並在真空環境中飛至待鍍物表面沉積成膜。
        通常使用氬氣是因為氬氣是惰性氣體，不會跟待鍍材料反應，當然也跟可以選擇其他惰性氣體，但跟碰撞原理一樣如果兩個物理質量越相近，動量轉換就越有效率；通氧氣則是為了讓待鍍物的含氧量不同。

研究方向：

        氮化鎵(GaN)/氮化銦鎵(InGaN)之發光二極體有效率下降的問題，導致GaN發光二極體在發展上受到限制。效率下降的因素有許多可能的因素，而也有許多還在討論。           效率下降的機制分成內部耗損(Inter Losses)和載子溢漏(Carrier Leakage)，內部耗損與載子溢漏的原因分別有下列幾種：

  • 內部耗損

    • 歐傑複合(Auger Recombination)

    • 作用區體積減少(Reduced Effective Volume)

    • 載子離域(Carrier Delocalization)。

  • 載子溢漏

    • 極化電荷(Polarization Charges)

    • 少量電洞注入(Poor hole injection)

    • 非對稱的載子傳輸特性(Asymmetry)

    • 電流壅塞(Current Crowding)

    • 電子逃脫量子井(Electron Overfly)

    • 缺陷輔助的穿隧(Defect-assisted tunneling)

    • 輻射複合的飽和(Radiative Recombination Saturation)。

         

         一般情況下，電子遷移率遠高於電洞的遷移率，導致電子有很高的機率流過多重量子井，無法在作用區有效的輻射複合，造成效率的下降；非對稱的載子傳輸特性這點，文獻中所提到防止載子溢漏的方法是在多重量子井上方，加一層電流阻擋層(Electron-Blocking Layer)在P型氮化鎵之前，提高能障防止電子溢流過作用區來改善元件。而我們藉由研究LED的製程，包括電流擴散層、蝕刻條件、電極與半導體的接觸研究及LED結構的改良，來改善氮化鎵藍光發光二極體的光電特性。

研究成員：

Chang-Yi Song
Zih-Jing Chen
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