半导体发光元件发展近况与模拟分析技术简介-光电科技工业协进会.PDF

半導體發光元件發展近況與模擬分析技術簡介 陳美玲／姚銘偉／郭艷光 本文主要是介紹目前在學界以及業界關於側射型雷射、面射型雷射、LED、 OLED四種重要光電元件的研發近況。另外，文中也將以本實驗室使用相關 模擬軟體，APSYS、LASTIP、PICS3D等，所模擬的結構實例，簡介各元件的 一些特性和我們的分析結果。 前言 種材料系統所取代。這兩種材料的優點是長成雷射結構 近年來，由於石油逐漸短缺的危機，使得開發新能 時，其導電帶有較大的能隙差，因此高溫操作時可以有 源和發明比較節省能源的民生必需品愈趨重要。在學術 效侷限電子於活性層中而減少溢流。 界以及業界的努力下，更省能源的光電科技產品如今已 短波長的紅光雷射方面，AlGaInP材料系統可應用 經逐漸被運用在日常生活中，例如：可以運用在交通號 在製作DVD光碟機或燒錄機之雷射光源。能達到更高密 誌、家電用品指示燈、戶外大型電視牆的發光二極體 度的光資訊儲存的藍光雷射和紫外光雷射則是使用III- (Light-Emitting Diodes, LED)；可以當作DVD雷射讀 nitride 材料系統。早期III-nitride 材料系統找不到 寫頭、光學雷射筆、光纖通訊用光源的半導體雷射； 適合的材料當作基板，直到1997年由日本的Nichia公司 用於顯示科技上的有機發光二極體(Organic Light- 以Nakamura為首的研究團隊，突破困境而研發出可在連 Emitting Diode, OLED)。 續波(continuous wave，CW)操作持續超過10,000小時 以下將依照側射型雷射、面射型雷射、發光二極 的GaN 雷射二極體。在這之後，對於III-nitride 材料 體、有機發光二極體的次序，分別介紹該元件近年來在 系統的相關研究以及發展才得以突飛猛進。 國內外研發方面的主要進展與前景，然後簡介其相關產 目前市面上的DVD光碟片有兩種規格，分別是 業的市場近況，最後再提出本實驗室的一些相關研究成 果。 側射型雷射(Edge-Emitting Laser, EEL) 側射型雷射近年來的發展，主要著重在通訊用的長 波長雷射以及短波長的紅光、藍光、紫外光雷射。長程 光纖通訊用的長波長雷射的波長以1.3及1.55 爲m為主。 由於這類雷射系統需要在高溫下操作，所以在溫度改變 時仍能保持雷射的性能穩定是相當重要的。傳統所使用 的InGaAsP材料系統已經逐漸被AlGaInAs與InGaAsN這兩 46 光連雙月刊． ／ ． 期 2006 11 66 BDA (Blue-ray Disc Association)主導的「Blu-ray 相關產業，雷射二極體產業體系將更臻完整，國內光電 Disc」；與HD DVD-PG (HD DVD Promotion Group)主導 產業的競爭力也能夠大為提昇。 的「HD DVD」。然而，不管是「Blu-ray Disc」或者 本實驗室使用LASTIP(LASer Technology 「HD DVD」，都是採用發光波長在405 nm的雷射為光 Integrated Program)模擬軟體來探討電子溢流與載子 源。由於DVD Player與DVD Recorder市場的熱絡，也帶 分佈不均勻對短波長InGaN量子井雷射特性的影響[2]。 動了405 nm的雷射光源以及相關上游產業的發展。根據 由於活性層電子溢流容易導致雷射的臨界電流增高，因 ITIS產業資訊服務網的資料，2005年的DVD Player全球