Your browser does not support JavaScript!
年份期數

Recent

數據載入中...
光電所之光電元件診斷分析研究現況
無標題文件
<

 

光電所之光電元件診斷分析研究現況

光電所 陳乃權副教授

  我不懂中醫,不過曾經聽聞一則故事:一位老外因身體不適,聽從朋友的建議,抱著嘗鮮的心態,找了一位老中醫看診。只見老中醫手指一扣,過了半晌,淡淡的吐出了幾個字:你過去是不是曾經從高處墜落?老外一驚,腦中浮出幼時因調皮爬樹而跌落的景象。故事的結論我已經忘了,時至今日,從事研究多年,猛一回首,突然發現自已就像那位中醫一般,只是我的病人不會爬樹,而是一顆顆不同的光電元件。

  多年前,有鑑於光電領域蓬勃發展,本校成立了光電所,並引進第一台有機金屬化學氣相磊晶系統。自已曾於業界工作一段時日,在李前院長肇嚴的協助之下,來到了本校 ,為報答李前院長知遇之恩,個人與其他同僚組成研究團隊,嘗試以最短的時間,使該系統發揮最大的效能。在同仁們不斷的努力工作及充份的資源溢注下,我們以業界研發的手法,即透過直覺與嘗試錯誤的方法後,獲得許多令人振奮的成果,諸如獲得各式高品質的氮化合物磊晶薄膜、各種波長的發光二極體及成功地於矽基板上獲得獨步全球的各式氮化合物元件等。

  然而隨著時間的流逝,環境亦隨之更迭 ( 諸如同仁們的離開 ),轉變研究面向的時間點到了。對此,一方面個人雖覺得遺憾,但由另一方面來看,亦代表著研究方向不再受限於特定的目標及手法,可依自已的興趣及研究對學術的衝擊來決定。就像聯電榮譽董事長曹興誠所言:科技不是科學,科技是想辦法快速的解決問題,快速的推出產品,然後將產品拿來賣錢。科學在科技上的功能,是能夠加快科技的發展。過去的研究,我們的目標在於如何製作高效能的元件及高品質的材料,因此過程中充斥著許多大概、或許與可能。雖然元件效能及材料品質不錯,但過程中存有太多的未知變因,畢竟治學的目標不是製造販售的元件。回首個人對學理的認知,學理應該是有因果的、優雅的且既抽象又清晰的;學理的應用應該是寬廣的;而學術研究的樂趣,應是始於對真理追求的執著,努力探究的過程,以及於釐清真象那一刻的悸動。

  近幾年,光電所在光電元件研究發展上,已有了較大幅度的進展,研究重點內容包含:各式量測技術的理論模型、元件或材料內各式內在因素與外顯特徵之因果關係。諸如:( 1 ) 建立MTLM量測模型,可快速且正確地獲得金半接面與薄膜的導電特性 ( 圖一,Appl. Phys. Lett. 84, P2584, 2004. ),亦可將MTLM進一步地擴展至非歐姆接面 ( 圖二,Appl. Phys. Lett. 85, P6086, 2004. ) 。( 2 ) 建立二極體熱激電流的理論公式,統一了過去各種蕭基二極體及 pn 二極體不同的熱激電流公式,並能考慮各種不理想的因素之成因 ( 圖三,J. Appl. Phys. 102, 043706, 2007. )。( 3 ) 建立二極體電容-電壓量測理論,可分析元件結構、載子的分佈及其行為模式 ( 圖四,IEEE T-ED. 54, P3223, 2007. )。( 4 ) 建立發光二極體熱流、溫度分佈與時間關係之理論模型 ( 圖五,Appl. Phys. Lett. 90, 181104, 2007. )。上述的研究成果,皆是架構於嚴謹的理論基礎,雖然過程艱辛,然而所獲得的樂趣較大,應用的範圍也較廣,對學術的衝擊性也較高。且經多年的建構,理論模型也已包含了材料內所有可能的粒子,包含光子、電子與聲子等,量測技術可分析元件各方面的特性,並進而回溯該特性之成因。所謂研究可提昇教學之量能,在此亦有深刻的體會 ,因此在本學期,個人將上述內容匯整成一研究生新開課程:「光電元件量測分析」,由於理論清晰,因果明確,可感受到學生吸收的程度較高,且當學生詢問問題時,可明確的回答,而不會有經驗上是如何,那本書寫怎樣,亦或某某研究也得到了同樣的結果等模糊的回答發生。

                     
     ▲圖一:MTLM量測模型      ▲圖二:MTLM進一步地擴展至非歐姆接面
▲圖三:建立二極體熱激電流 ▲圖四:建立二極體電容-電壓量測

▲圖五:發光二極體熱流、溫度

        分佈與時間關係之模型

  前述所有的量測分析技術,還有一重要特徵,即皆為非破壞性的量測分析方法。透過對元件進行溫度、亦或是直流或交流的電壓、電流刺激,進而量測元件的反應,經由元件的行為模式,反推元件內部的狀況。前些日子, 在因緣際會之下,一位業界的朋友送了幾顆元件前來分析,該友稱:近日廠內的元件皆有某種不良的特性發生,累計廠內已賠了不少錢。個人基於好奇,對該元件進行了量測分析,並至該廠說明元件的量測結果。還記得當初大概是這麼說的 :由某某量測,可以發現你們的結構是這樣的,但是因為某個位置出現了某種異常的特徵,以至於元件出現了如此不良的結果;除此之外,你們元件的載子動態行為如何 ,因此,只要稍加改善,可進一步提升亮度;還有,由另一個量測發現,你們的元件操作電壓,可透過某種改善而進一步降低。由聽講者驚訝的表情,我彷彿見到了當年那一位看中醫的老外 一般。

瀏覽數  
  • 轉寄親友
  • 友善列印
  • 新增到收藏夾
  • 分享
將此文章推薦給親友
請輸入此驗證碼
Voice Play
更換驗證碼