成長於非極化氮化鎵之寬能隙材料及光電元件研究---子計畫四：氮化鎵基光子晶體微腔型光源

Abstract

本計畫旨在於應用光子晶體結構，以強化氮化鎵基的藍、紫外光發光二極體 (LED)、微共振腔(Microcavity)發光二極體及雷射(LD)的出光特性。在光子晶體設計方 面，本實驗室具備三維的有限差分時域法(3D-FDTD)與平面波展開法(PWE)，可設計和優 化多種具有高Q 值的微共腔結構。在製程技術方面，本實驗室製作二維氮化鎵光子晶體 已有初步的成果，可完成光子晶體晶格常數約二至三百奈米，及蝕刻深度約在一百奈米。 第一年的研究工作，除了持續改進氮化鎵光子晶體製程，將著重在光子晶體微共 振腔的設計，並且整合光子晶體與藍紫外發光二極體的製程。利用光激發元件的特性量 測，以改良光子晶體微共振腔的設計。 第二年的研究重點將放在發展電激發元件之製程及其電性量測，控制電流侷限， 配合材料的出光波長與偏振以設計光子晶體微共振腔，是此階段發展的關鍵。 第三年本實驗室將致力於發展兩種前瞻性的光子晶體發光二極體元件，包括引進 布拉格反射鏡作為第三維之光子侷限，及利用量子結構作為主動元件的發光區。在布拉 格反射鏡方面，本實驗室已有相關的三維之微共振腔理論發表，然而磊晶與製程技術則 有賴與其他子計畫主持人的合作發展。在量子結構方面，因電子與光子同時受元件結構 所侷限，如設計得當，可大幅改進發光二極體出光特性。再者，此類元件亦有發展單光 子光源的潛力，因此在低溫的光激發特性量測上亦是研究的重點之一。