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Browsing by Author "Lu Tien-chang"

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    具功能性表面微奈米結構砷化鎵氧化侷限垂直共振腔面射型雷射之研究
    (2013)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
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    利用光子晶體奈米結構製作高效率光子晶體面射型雷射
    (2010)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計畫主要目的在利用AlGaAs、以及AlGaInP這二種材料以奈米製程的方式製作紅外光(780nm~980nm)以及紅光（635nm~650nm）光子晶體面射型雷射。一般來說，雷射的應用常被兩種操作特性所限制，第一是雷射的發散角，雷射發散角的大小將會影響後端應用的耦合以及所需要的雷射特性而影響整體雷射元件的製作成本；其次為半導體雷射高功率輸出的困難性。因此，我們利用光子晶體面射型雷射的優點，如具有較好的光限層導致較小的發散角(小於6度以下)以及大面積且高功率雷射出射等特性，將光子晶體製作於AlGaAs以及AlGaInP這二種材料中，並且搭配低折射率層的設計，將光場有效的侷限於光子晶體以及多重量子井中，達到較高的光侷限因子(confinement factor, Γ)，最後達到低操作電流密度且高發光功率的光子晶體面射型雷射元件。而AlGaInP這種材料，可以應用於高解析度的雷射印表機、高密度的光儲存以及雷射投影機等應用中，藉此增加解析度以及儲存容量的大小；而AlGaAs此材料可以作為光激發範圍為780nm~980nm雷射光源，可提升台灣雷射產業的競爭力。
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    利用溶液製程之鈣鈦礦材料製作新穎光電元件-總計畫暨子計畫一：可溶液製程之鈣鈦礦雷射之研究
    (2015)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
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    利用溶液製程之鈣鈦礦材料製作新穎光電元件-總計畫暨子計畫一：可溶液製程之鈣鈦礦雷射之研究
    (2016)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系（所）
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    利用非極性/半極性氮化鎵基板製作氮化鎵垂直共振腔面射型雷射之研究
    (2013)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
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    利用非極性/半極性氮化鎵基板製作氮化鎵垂直共振腔面射型雷射之研究
    (2014)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
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    利用非極性/半極性氮化鎵基板製作氮化鎵垂直共振腔面射型雷射之研究
    (2015)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計劃主旨在於使用非/半極性氮化鎵基板成長高品質發光層並將之搭配高反射率之分佈式布拉格反射鏡製作出垂直共振腔面射型雷射並進一步探討其中光與物質間的強耦合作用產生的微共振腔極化子之現象。透過半/非極性氮化鎵的特性可以將現有的c軸氮化鎵量子井發光層惱人的量子侷限史塔克效應給降低並去除，此外，半極性氮化鎵(20-2-1)具有窄線寬的特性，對於在氮化鎵微共振腔中觀察到極化子特性有極大的潛力。若是以氮化鎵做磊晶成長的基板，更可以大幅提高磊晶的品質以及降低成長時產生的缺陷製作出高內部量子效率的發光層。垂直共振腔面射型雷射的共振腔屬於微共振腔的一種，可以在其中觀察到極化子的現象，若能藉由適當的設計，更可以利用極化子為波色子的特性達成室溫下的玻色愛因斯坦凝聚態以及極低閾值的極化子雷射。磊晶層的製作將搭配程式模擬先行優化磊晶層參數再行製作。製作完成的元件將搭配一系列的電致發光實驗來驗證使用非/半極性氮化鎵基板成長並製作出的垂直共振腔面射型雷射的優點以及特性。接著利用膜層傳遞矩陣及激子的羅倫茲模型理論模擬，來分析實驗上是否有觀察到極化子的現象。
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    半極性與非極性氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫二：半極性或非極性氮化鎵新穎奈米光子元件之研究
    (2010)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計畫主要目的在於使用非極性(non-polar)或半極性(semi-polar)氮化鎵奈米結構製作新穎的發光元件並研究其相關的光電特性。我們在三年期的計畫中配合其他子計畫將發展包括：非極性及半極性氮化鎵的磊晶技術、氮化鎵奈米結構製程等技術以及非極化或半極化氮化鎵電子能帶結構之理論模擬。非極性及半極性氮化鎵材料可以將原本具極化性之c-plane氮化鎵中的壓電場效應減少進而使發光效率增強，此外非極性及半極性氮化鎵在受到應力的影響之下，分裂的價電帶能階不僅使得其發光具有特定之極化方向，更使其垂直於c軸的電偶極矩增大兩倍，此特性將有助於降低半導體雷射的臨界電流與增強半導體中的光與物質交互作用。基於此非極性或半極性氮化鎵材料的特殊光學特性，本計畫的研究主軸可歸納為以下三項研究重點：(1)發展並製作非極性或半極性氮化鎵面射型雷射(2)製作非極性與半極性氮化鎵微共振腔以探討光和物質的交互作用(3)製作非極性氮化鎵單光子發射元件。在第一項研究重點中，我們已成功利用c-plane氮化鎵達成國際上第一個連續操作之電激發面射型雷射，因此在此研究領域上已具有國際競爭優勢，若能進一步導入非極性或半極性氮化鎵材料，勢必更能提升面射型雷射之元件特性。第二項非極性氮化鎵微共振腔則是著重於探討半導體中光與激子(exciton)之間的強耦合交互作用，進一步研究極激子(polariton)雷射與固態中的玻色-愛因斯坦凝聚現象。第三項則是利用非極性氮化鎵材料的優點，研究其製作成量子點、奈米共振腔及奈米柱之單光子特性。在發展本計畫的過程中，我們將配合其他子計畫進行非極性氮化鎵的磊晶成長與奈米結構製程技術，同時搭配電子能帶結構之理論計算，以求進一步了解光與物質在不同形態的奈米結構下之交互作用的特性，進而開發新穎發光元件。
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    半極性與非極性氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究-子計畫二：半極性或非極性氮化鎵新穎奈米光子元件之研究
    (2011)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計畫主要目的在於使用非極性(non-polar)或半極性(semi-polar)氮化鎵奈米結構製作新穎的發光元件並研究其相關的光電特性。我們在三年期的計畫中配合其他子計畫將發展包括：非極性及半極性氮化鎵的磊晶技術、氮化鎵奈米結構製程等技術以及非極化或半極化氮化鎵電子能帶結構之理論模擬。非極性及半極性氮化鎵材料可以將原本具極化性之c-plane氮化鎵中的壓電場效應減少進而使發光效率增強，此外非極性及半極性氮化鎵在受到應力的影響之下，分裂的價電帶能階不僅使得其發光具有特定之極化方向，更使其垂直於c軸的電偶極矩增大兩倍，此特性將有助於降低半導體雷射的臨界電流與增強半導體中的光與物質交互作用。基於此非極性或半極性氮化鎵材料的特殊光學特性，本計畫的研究主軸可歸納為以下三項研究重點：(1)發展並製作非極性或半極性氮化鎵面射型雷射(2)製作非極性與半極性氮化鎵微共振腔以探討光和物質的交互作用(3)製作非極性氮化鎵單光子發射元件。在第一項研究重點中，我們已成功利用c-plane氮化鎵達成國際上第一個連續操作之電激發面射型雷射，因此在此研究領域上已具有國際競爭優勢，若能進一步導入非極性或半極性氮化鎵材料，勢必更能提升面射型雷射之元件特性。第二項非極性氮化鎵微共振腔則是著重於探討半導體中光與激子(exciton)之間的強耦合交互作用，進一步研究極激子(polariton)雷射與固態中的玻色-愛因斯坦凝聚現象。第三項則是利用非極性氮化鎵材料的優點，研究其製作成量子點、奈米共振腔及奈米柱之單光子特性。在發展本計畫的過程中，我們將配合其他子計畫進行非極性氮化鎵的磊晶成長與奈米結構製程技術，同時搭配電子能帶結構之理論計算，以求進一步了解光與物質在不同形態的奈米結構下之交互作用的特性，進而開發新穎發光元件。
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    半極性與非極性氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究-子計畫二：半極性或非極性氮化鎵新穎奈米光子元件之研究
    (2012)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計畫主要目的在於使用非極性(non-polar)或半極性(semi-polar)氮化鎵奈米結構製作新穎的發光元件並研究其相關的光電特性。我們在三年期的計畫中配合其他子計畫將發展包括：非極性及半極性氮化鎵的磊晶技術、氮化鎵奈米結構製程等技術以及非極化或半極化氮化鎵電子能帶結構之理論模擬。非極性及半極性氮化鎵材料可以將原本具極化性之c-plane氮化鎵中的壓電場效應減少進而使發光效率增強，此外非極性及半極性氮化鎵在受到應力的影響之下，分裂的價電帶能階不僅使得其發光具有特定之極化方向，更使其垂直於c軸的電偶極矩增大兩倍，此特性將有助於降低半導體雷射的臨界電流與增強半導體中的光與物質交互作用。基於此非極性或半極性氮化鎵材料的特殊光學特性，本計畫的研究主軸可歸納為以下三項研究重點：(1)發展並製作非極性或半極性氮化鎵面射型雷射(2)製作非極性與半極性氮化鎵微共振腔以探討光和物質的交互作用(3)製作非極性氮化鎵單光子發射元件。在第一項研究重點中，我們已成功利用c-plane氮化鎵達成國際上第一個連續操作之電激發面射型雷射，因此在此研究領域上已具有國際競爭優勢，若能進一步導入非極性或半極性氮化鎵材料，勢必更能提升面射型雷射之元件特性。第二項非極性氮化鎵微共振腔則是著重於探討半導體中光與激子(exciton)之間的強耦合交互作用，進一步研究極激子(polariton)雷射與固態中的玻色-愛因斯坦凝聚現象。第三項則是利用非極性氮化鎵材料的優點，研究其製作成量子點、奈米共振腔及奈米柱之單光子特性。在發展本計畫的過程中，我們將配合其他子計畫進行非極性氮化鎵的磊晶成長與奈米結構製程技術，同時搭配電子能帶結構之理論計算，以求進一步了解光與物質在不同形態的奈米結構下之交互作用的特性，進而開發新穎發光元件。
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    寬能隙半導體微共振腔元件之研究
    (2012)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計劃目的在於使用寬能隙半導體材料如氮化鎵或氧化鋅製作微共振腔元件以探討光 與物質間的強耦合作用以及微共振腔中極化子之特性並製作出實用化的新型量子光電 元件。微共振腔極化子是一種半光半物質(激子)的一種準粒子，其波色子的特性以及利 用最終態散射將可以在中達到單一態的動態玻色-愛因斯坦凝聚，而由於寬能隙半導體 材料通常具有較大的激子束縛能以及振子強度，因此本計畫將會利用微共振腔極化子 的玻色子特性在氧化鋅微共振腔中達到室溫操作的玻色-愛因斯坦凝聚態，此種玻色- 愛因斯坦凝聚態可以實現一種極低臨界能量密度的新型極化子雷射，為一種不需要達 到居量反轉即可產生同調光的低功耗光電元件。我們也利用共振激發的機制將氧化鋅 微共振腔元件操作在特定之極化子散射的條件下，利用極化子之受激散射達成室溫操 作並具有極低閾值條件之微光參量振盪器元件。本計畫也將氮化鎵微共振腔元件製作 成電激發的極化子發光二極體，利用快速的拉比振盪改善發光二極體非輻射再結合所 引起的內部量子效率低落的問題，以邁向實用化極化子元件之目標。
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    寬能隙半導體微共振腔元件之研究
    (2011)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計劃目的在於使用寬能隙半導體材料如氮化鎵或氧化鋅製作微共振腔元件以探討光 與物質間的強耦合作用以及微共振腔中極化子之特性並製作出實用化的新型量子光電 元件。微共振腔極化子是一種半光半物質(激子)的一種準粒子，其波色子的特性以及利 用最終態散射將可以在中達到單一態的動態玻色-愛因斯坦凝聚，而由於寬能隙半導體 材料通常具有較大的激子束縛能以及振子強度，因此本計畫將會利用微共振腔極化子 的玻色子特性在氧化鋅微共振腔中達到室溫操作的玻色-愛因斯坦凝聚態，此種玻色- 愛因斯坦凝聚態可以實現一種極低臨界能量密度的新型極化子雷射，為一種不需要達 到居量反轉即可產生同調光的低功耗光電元件。我們也利用共振激發的機制將氧化鋅 微共振腔元件操作在特定之極化子散射的條件下，利用極化子之受激散射達成室溫操 作並具有極低閾值條件之微光參量振盪器元件。本計畫也將氮化鎵微共振腔元件製作 成電激發的極化子發光二極體，利用快速的拉比振盪改善發光二極體非輻射再結合所 引起的內部量子效率低落的問題，以邁向實用化極化子元件之目標。
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    寬能隙半導體微共振腔元件之研究
    (2013)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
    本計劃目的在於使用寬能隙半導體材料如氮化鎵或氧化鋅製作微共振腔元件以探討光 與物質間的強耦合作用以及微共振腔中極化子之特性並製作出實用化的新型量子光電 元件。微共振腔極化子是一種半光半物質(激子)的一種準粒子，其波色子的特性以及利 用最終態散射將可以在中達到單一態的動態玻色-愛因斯坦凝聚，而由於寬能隙半導體 材料通常具有較大的激子束縛能以及振子強度，因此本計畫將會利用微共振腔極化子 的玻色子特性在氧化鋅微共振腔中達到室溫操作的玻色-愛因斯坦凝聚態，此種玻色- 愛因斯坦凝聚態可以實現一種極低臨界能量密度的新型極化子雷射，為一種不需要達 到居量反轉即可產生同調光的低功耗光電元件。我們也利用共振激發的機制將氧化鋅 微共振腔元件操作在特定之極化子散射的條件下，利用極化子之受激散射達成室溫操 作並具有極低閾值條件之微光參量振盪器元件。本計畫也將氮化鎵微共振腔元件製作 成電激發的極化子發光二極體，利用快速的拉比振盪改善發光二極體非輻射再結合所 引起的內部量子效率低落的問題，以邁向實用化極化子元件之目標。
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    微奈米結構玻色子雷射與非古典量子源之研究
    (2016)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
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    微奈米結構玻色子雷射與非古典量子源之研究
    (2015)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系（所）
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    成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫三：功能性高發光效率氮化鎵發光元件
    (2009)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
    ;
    國立交通大學光電工程學系(所)
    本計劃主要目的在於使用非極性氮化鎵材料研發功能性高功率發光二極體以及單 光子光源。我們在三年的計畫中搭配其他子計畫將發展包括：a-plane 氮化鎵的磊晶技 術、表面粗化製程、氮化鎵奈米柱的蝕刻、表面電漿共振及單光子光源等技術。其中， a-plane 氮化鎵(即非極性氮化鎵材料)磊晶技術可以將原本c-plane 氮化鎵材料中的壓電 場效應(Quantum Confine Stark Effect, QCSE)減少，進而使發光效率增強且具有特定之極 化方向。表面粗化技術可以增加元件之光萃取效率。利用金屬奈米罩與奈米柱蝕刻技術 製作奈米柱LED 則可增加量子效率與光取出效率。利用表面電漿共振技術更進一步的 將發光效率倍增。同時利用製作奈米柱的技術，結合製作微共振腔的能力在非極性氮化 鎵材料研發單光子發射光源。結合上述技術，期可以製作應用於半導體照明、顯示器面 板等所需的高效能發光元件以及可在室溫操作的具穩定極化方向的單光子發射光源。
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    成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫三：功能性高發光效率氮化鎵發光元件
    (2008)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系(所)
    本計劃主要目的在於使用非極性氮化鎵材料研發功能性高功率發光二極體以及單 光子光源。我們在三年的計畫中搭配其他子計畫將發展包括：a-plane 氮化鎵的磊晶技 術、表面粗化製程、氮化鎵奈米柱的蝕刻、表面電漿共振及單光子光源等技術。其中， a-plane 氮化鎵(即非極性氮化鎵材料)磊晶技術可以將原本c-plane 氮化鎵材料中的壓電 場效應(Quantum Confine Stark Effect, QCSE)減少，進而使發光效率增強且具有特定之極 化方向。表面粗化技術可以增加元件之光萃取效率。利用金屬奈米罩與奈米柱蝕刻技術 製作奈米柱LED 則可增加量子效率與光取出效率。利用表面電漿共振技術更進一步的 將發光效率倍增。同時利用製作奈米柱的技術，結合製作微共振腔的能力在非極性氮化 鎵材料研發單光子發射光源。結合上述技術，期可以製作應用於半導體照明、顯示器面 板等所需的高效能發光元件以及可在室溫操作的具穩定極化方向的單光子發射光源。
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    成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫三：功能性高發光效率氮化鎵發光元件
    (2007)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系(所)
    本計劃主要目的在於使用非極性氮化鎵材料研發功能性高功率發光二極體以及單 光子光源。我們在三年的計畫中搭配其他子計畫將發展包括：a-plane 氮化鎵的磊晶技 術、表面粗化製程、氮化鎵奈米柱的蝕刻、表面電漿共振及單光子光源等技術。其中， a-plane 氮化鎵(即非極性氮化鎵材料)磊晶技術可以將原本c-plane 氮化鎵材料中的壓電 場效應(Quantum Confine Stark Effect, QCSE)減少，進而使發光效率增強且具有特定之極 化方向。表面粗化技術可以增加元件之光萃取效率。利用金屬奈米罩與奈米柱蝕刻技術 製作奈米柱LED 則可增加量子效率與光取出效率。利用表面電漿共振技術更進一步的 將發光效率倍增。同時利用製作奈米柱的技術，結合製作微共振腔的能力在非極性氮化 鎵材料研發單光子發射光源。結合上述技術，期可以製作應用於半導體照明、顯示器面 板等所需的高效能發光元件以及可在室溫操作的具穩定極化方向的單光子發射光源。
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    高發光效率之氮化鎵二維面射型光子晶體分散回饋式雷射
    (2009)
    盧廷昌
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    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系(所)
    本計劃主要目的在於開發與研究氮化鎵二維面射型光子晶體分散回饋式雷射。將利用本實驗室所 發展之現有與研發中之製程技術，包括：垂直微共振腔二極體、發光二極體及a-plane氮化鎵的磊晶技 術等方式將光子晶體製作於這些結構上並且達到雷射的操作模式。其中藉由設計不同的孔洞大小與週 期可以使光子晶體反射特殊波長的光譜，因此可以取代DBR，同時減少熱效應並且達到磊晶及製程簡 化的目的。而非極化(non-polar)Ⅲ-Ⅴ化合物半導體最大的好處在於它能有效消除極化結構存在的內建 電場，有效的降低Quantum Confined Stark Effect (QCSE)並且免除內建電場對能帶的影響，因此光子晶 體結構結合此種材料對於未來元件操作效能的提升有很大的潛力。本實驗室再利用理論計算及模擬軟 體，設計具有下DBR的光子晶體結構。藉由減少共振腔長度及減少下DBR堆疊數，此方法不但可以使 製程與磊晶難度簡化，更可以達成單一雷射的光子晶體元件。
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    高發光效率之氮化鎵二維面射型光子晶體分散回饋式雷射
    (2008)
    盧廷昌
    ;
    Lu Tien-chang
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    國立交通大學光電工程學系(所)
    本計劃主要目的在於開發與研究氮化鎵二維面射型光子晶體分散回饋式雷射。將利用本實驗室所 發展之現有與研發中之製程技術，包括：垂直微共振腔二極體、發光二極體及a-plane氮化鎵的磊晶技 術等方式將光子晶體製作於這些結構上並且達到雷射的操作模式。其中藉由設計不同的孔洞大小與週 期可以使光子晶體反射特殊波長的光譜，因此可以取代DBR，同時減少熱效應並且達到磊晶及製程簡 化的目的。而非極化(non-polar)Ⅲ-Ⅴ化合物半導體最大的好處在於它能有效消除極化結構存在的內建 電場，有效的降低Quantum Confined Stark Effect (QCSE)並且免除內建電場對能帶的影響，因此光子晶 體結構結合此種材料對於未來元件操作效能的提升有很大的潛力。本實驗室再利用理論計算及模擬軟 體，設計具有下DBR的光子晶體結構。藉由減少共振腔長度及減少下DBR堆疊數，此方法不但可以使 製程與磊晶難度簡化，更可以達成單一雷射的光子晶體元件。