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韓國科學家利用雷射全像術(holography)的製程,在氮化鎵(GaN)為主要材料的發光二極體(LED)元件上,蝕刻出二維光子晶體(Photonic Crystal),將輸出提高了兩倍以上。研究人員指出,相較於之前使用電子束微影法(Electron-beam lithography)的製作方式,這項研究工作的最大進步為全像術(Holography)可提供大面積製程,因此適合大量生產。
傳統的發光二極體受限於全反射(total internal reflection)及和橫向導波(lateral waveguiding)的現象,發出的光無法有效傳遞出元件,而有一大部份是浪費掉的。藉由將光子晶體結構整合入元件的構造中,發光二極體製造商便有機會去操控光子的行為,繼而改善光的輸出。
首爾大學的研究人員以波長350奈米的He-Cd離子雷射為光源,透過雙光束全像術(two-beam holography),在LED晶圓上製作出正方晶格的光子晶體圖樣,圖形的週期分別為300、500及700奈米。研究團隊發現,晶格週期為500奈米的樣品表現最佳,能萃取出的光為傳統平面發光二極體的2.1倍。首爾大學的Heonsu Jeon指出,這項技術唯一的問題是操作電壓的微幅提升,但他們有信心在未來解決。
目前電腦模擬專家正忙於為發光波長約400奈米的光子晶體發光二極體(PC-LED),找出最佳化的結構。Jeon等人的下一步則是評估此元件商業化的可行性。
Jeon表示,在發光二極體元件中加上光子晶體結構,並不會讓發光二極體的製造成本明顯增加。未來,雷射全像術的製作方式甚至可能被相位光罩(phase mask)所取代,以配合大量生產的條件。
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