學位論文
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Item 氧化鋅奈米線應用於LED與其特性改良(2011) 黃秀麗發光二極體是一種極具潛力成為下一世代主要光源的固態照明技術。在發光二極體的發展過程中，歷來技術上之突破大幅改善其光電特性，但現階段發光效率仍不足，故發光二極體發光效率的提升，是目前技術發展的重點之一。過去的研究指出，相較於傳統薄膜型發光二極體，具奈米線結構之發光二極體在相同注入電流下，會因量子侷限效應而提升其發光強度。本論文採用水熱法製備N型氧化鋅奈米線，選擇氮化鎵薄膜作為P型材料則，製作成異質接面發光二極體結構，並進行其特性之研究。另一方面，氮化鎵發光二極體因菲涅爾損失(Fresnel loss)及全反射現象而降低其光萃取效率，同樣可藉由氧化鋅奈米線之應用而有所改善，故本論文於氮化鎵垂直型發光二極體之出光面，成長氧化鋅奈米線，以提升其光萃取效率。 在P型氮化鎵薄膜/N型氧化鋅奈米線異質結構的製備上，本論文致力於元件串聯電阻的降低，以及改善漏電流現象。在降低元件串聯電阻的部份，經快速熱處理製程後，氧化鋅鋁成核層及氧化鋅鋁電流擴散層之最佳電阻率分別為7.165×10-3、2.141×10-3 Ω-cm。鋁摻雜之氧化鋅奈米線，分別使用硝酸鋁、氯化鋁及醋酸鋁做為鋁摻雜來源，由歐傑電子能譜及X光光電子能譜儀可檢測出氧化鋅奈米線有鋁的成分。在改善漏電流現象的部份，採用液態二氧化矽之溶液，旋塗在奈米線之間，並烤乾以形成薄膜，實驗結果顯示旋塗3次可以得到最佳之旋塗效果，並以RIE通CF4氣體蝕刻絕緣材料至露出奈米線表面，完成奈米線間之絕緣填充。 在N型氮化鎵出光表面製備氧化鋅成核層/氧化鋅奈米線，以改善光萃取效率的部分，本論文於未粗化與已粗化出光表面製備氧化鋅成核層/氧化鋅奈米線。實驗結果顯示，在未粗化之N型氮化鎵表面製備氧化鋅成核層/氧化鋅奈米線，可提升氮化鎵發光二極體之光輸出功率，當氧化鋅成核層之厚度為100 nm，水熱法溶液之濃度為35 mM，在350 mA之注入電流下，氮化鎵發光二極體之光輸出功率可提升151.47 %，為最佳結果。將氧化鋅成核層/氧化鋅奈米線製備於已粗化之N型氮化鎵表面，則會略微降低其光輸出功率。此外，製備氧化鋅成核層/氧化鋅奈米線於氮化鎵發光二極體之出光表面，可改善其二極體特性，IR良率亦略微提升，顯示成長氧化鋅奈米線可以減少漏電流現象。Item 具氧化鋅奈米柱之發光二極體製作(2010) 童建凱; Chien-Kai Tung發光二極體被視為未來主要的照明光源，高功率發光二極體於技術上屢有突破，但現階段發光效率的不足，使發光二極體無法取代傳統光源作為照明燈源的主流，故發光二極體發光效率的提升，是目前技術發展的重點之一。過去的研究指出，將奈米線應用於發光二極體的結構製作，能有效提升其發光強度；而在各式成長奈米線的方法中，水熱法製備之奈米線具有高品質順向成長與製程簡易的優點，故本論文將採用此法成長氧化鋅奈米線，並以射頻濺鍍法沉積N型氧化鋅鋁薄膜，P型材料則選用氧化鋅與氮化鎵薄膜結構，藉以製備其氧化鋅奈米線之發光二極體，並進行其發光特性之研究。 在奈米線的部份，藉由水熱法成功製備氧化鋅奈米線，氧化鋅奈米線摻雜鋁部分，鑑於製程步驟與參數和文獻有所不同，故摻雜效果不彰，需以更多的參數進行測試。熱處理氧化鋅奈米線方面，可發現因缺陷產生的綠光波段強度明顯降低，並且對於降低阻值與能障有很大幫助。 P型氧化鋅部份，使用摻雜P2O5氧化鋅靶材，在具有氧化鋅緩衝層之藍寶石基板上，加熱至700 C，藉由氬/氧流量比例為1:3，沉積氧化鋅磷薄膜，並在氧氣的氣氛下冷卻。隨後氧化鋅磷薄膜經由RTA處理，有可能製備出P型氧化鋅薄膜。目前在RTA持溫溫度900 C，持溫5分鐘之處理下，已製備出局部P型氧化鋅薄膜，其載子濃度為8.7921018 cm-3，移動率為0.793 cm2 / V-s，電阻率為0.8953 -cm。實驗的結果推測可能是試片電性轉換不完全所致。未來將考慮以共濺鍍或熱擴散的方式，繼續P型氧化鋅薄膜之試驗。 發光二極體部份，目前已於P型氮化鎵(鎂摻雜，載子濃度約為1017 cm-3)薄膜上，成功製備氧化鋅奈米線/N型氧化鋅鋁薄膜結構，並完成發光二極體之晶粒製作，其尺寸為300 m 300 m。在約大於15 V的操作電壓下，以長工作距離顯微鏡可觀察到，發光二極體晶粒的部份區域放射出藍光，且發光強度隨著電壓增加而變大。但初期製作之串聯電阻極高，且電流分布不均，在改善電極形狀後，可以有效增加電流分布的範圍，並且經過製程順序的調整，能有效改善因快速熱退火處理對鋁電極產生的不良影響，讓發光區域增加。未來將以快速熱退火進行後處理，並檢測其電極是否形成歐姆接觸，以期提升性能，進而檢測其發光頻譜等特性。