以最佳化之導納軌跡圖研製高功率 UVC LED

本計畫欲結合折射率導納軌跡圖的概念與有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)的磊晶技術，設計、成長高紫外光穿透的AlGaN 單晶薄膜，目的是要增加UVC (λ < 290 nm) LED 的發光效率。UVC LED的單價高、毛利高、技術難度也很高，原因之一是元件的主要材料 (AlN、AlGaN) 難以兼顧高晶格品質、高介面穿透的標準。AlN、AlGaN 的折射率取決於磊晶條件、鋁(Al)含量，當AlN、AlGaN、與藍寶石基板(sapphire)之間的折射率不匹配時，UV 光在經過AlN/AlGaN 及AlN/sapphire 的介面時，會遭遇極大的反射率，使得UV 光無法離開元件，因而降低元件的發光效率。為了解決這個問題，本團隊將利用導納軌跡圖，設計零反射的AlN/AlGaN 及AlN/sapphire 的介面結構，再搭配近三年新開發的磊晶技術，以高品質的AlN 與n-type Al0.6Ga0.4N 磊晶結構，實現導納軌跡圖的設計概念，並將之應用於UVC LED。本團隊新開發的磊晶技術，可在單一溫度、單一壓力下，成長3.2-μm 的高品質AlN 單晶薄膜，具備單一的折射率。而n-type Al0.6Ga0.4N 除了也具備單一折射率，更有高達58.3 cm2/V-s 的電子遷移率，可當作UVC LED 的電極接觸層，這些既有技術都是實現本計畫目標的基礎。根據初步的計算結果，以導納軌跡圖優化的元件結構，可將UVC LED的零度角發光效率提升15%，且入射角越大，提升效果越好。我們相信，透過導納軌跡圖來提升UVC LED 的發光效率，是有效、可行的方式。