有機金屬氣相磊晶法成長寬能隙氮化物材料之研究

Abstract

近來光電技術的研究發展有長足的進步,化 合物半導體材料相繼成功應用於光電元件製作 中,使得現今發光半導體元件的應用可從紅外 線到綠色可見光範圍,唯目前,仍迫切需要藍光 以上的短波長元件的研發與製作.短波長發光 元件有利於高速資料存取之發展,亦應用於微 粒偵測器及雷射讀取頭等.由於波長短,所以解 析度高,可大量增加原來CD碟片的記憶容量.且 發展短波長藍色發光二極體以結合已發展成熟 的紅色和綠色發光二極體可做成全彩色平面顯 示器.其有(1)低工作電壓;(2)大面積,體積小;(3) 亮度高;(4)功率低等優點.因此發展藍色發光二 極體是目前光電元件研究的最重要課題.由於硒化鋅和硫化鋅是直接能隙,其能隙分別為2.67 和3.68電子伏特屬於藍光放射範圍,所以硒化鋅 、硫化鋅和硫硒化鋅是發藍光元件的最有潛力 的材料.在過去兩年裡,我們已成功地以有機金 屬化學氣相沈積法,成長出高品質的本質硒化 鋅和N型及P型的硒化鋅.亦成功地製造出硒化鋅 藍色發光二極體.於室溫電激發下可看見發出 純藍光光譜,其峰值在460nm,半高寬為52meV.我們 的硒化鋅藍色發光二極體深具潛力,值得繼續開發.以提升發光效率和發展出成熟的技術和 製程.最近由於以硒化鋅為基礎的量子限制的 異質結構成功地作出藍綠光的雷射二極體.因 此,這個結構被熱烈地研究.然而在這個結構中 使用硒化鋅為限制層,所以必須在作用層中加 入鎘以降低其能隙達到量子井的結構.但硒化 鋅鎘的能隙對應到藍綠光,所以這個系統僅能 發出藍綠光而非純藍光.在本計畫中,我們將以 有機金屬化學氣相沈積法成長硒化鋅三元化合 物,調變其硫硒比,使其能隙高於硒化鋅且隨著 硫硒化鋅中硫硒比的改變,其能隙亦隨之變大, 所以硫硒化鋅對硒化鋅作用層是很好的限制層 ,且晶格常數可和基板匹配減少差排的產生.本 實驗室以有機金屬化學氣相沈積法,已成功地 開發出硒化鋅藍色發光二極體的製作經驗和技 術,於本研究中擬以製作單異質接面或變異質 接面發光二極體,成長三元硫硒化鋅當硒化鋅 作用層的限制層,可預期發展出發光效率較高 且為純藍光的發光二極體.