國立彰化師範大學物理系 Reporter：楊勝州

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1 國立彰化師範大學物理系 Reporter：楊勝州
Introduction of III-V Semiconductor Devices and Research of Prof. S.-J. Chang's Group 國立彰化師範大學物理系 Reporter：楊勝州

2 Optical Semiconductor Materials
I II IIb III IV V VI 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 19K 20Ca 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 37Rb 38Sr 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 55Cs 56Ba 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po Note: 1) IV: Photo-detector, 2) III-V & II-VI: LED/LD & Photo-detector Binary III-V compounds include GaN, AlP, GaAs, InP, AlSb.etc. Ternary III-V compounds include AlGaAs, InGaN, etc Quatemary III-V compounds include AlGaInP, etc 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

3 The principle of III-V Semiconductor
1.半導體的導電性介於導體(ex：金屬)與絕緣體(ex： 普通玻璃或塑膠)間，判斷一個材料是導體、半導體或絕緣體須從它的能隙來決定。 2.能隙(energy band-gap)是指導電帶與價電帶的能量差 3.如果電子獲得能量可從價電帶跳到導電帶，若失去能量則會從導電帶跳回價電帶而放出電磁波。 4.半導體可藉由電子電洞的結合來發光。 5.目前發展較成熟的：InP(用於光纖通訊的主動元件)、GaP 、GaAs系列(發光二極體)、GaN(目前正急速發展) 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

4 Typical Band Structures at 0 K
Insulator Semiconductor Metal Eg 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

5 Direct and Indirect Electron Transitions in Semiconductors
2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

6 Research of Prof. S.-J. Chang's Group
但是比較大的研究方向還是可以做說明的，所以以下我就針對幾個大方向來做報告： 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

7 研究內容 1.MOCVD、X-ray 2.VCSEL 3.GaN-based 發光元件 4.AlGaInP-based 發光元件
5.太陽能電池 6.SiGe研究 7.OLED(有機電激發光顯示器) 8.其他 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

8 1.MOCVD 全名：Metalorganic Chemical Vapor Deposition 中文名(有機金屬氣相磊晶法)
長晶過程中須針對材料的不同而考慮不同的問題ex：長 AlGaInP 時需考慮Al與氧的結合問題；長 GaN 時需考慮 基板及p-GaN的問題 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

9 2.VCSEL(面射型半導體雷射) 全名：Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers
光經過上下的反射鏡反射共振後垂直長晶面射出 設計多量子井結構有助於發光 設計 current spreading 結構可以使通過量子井的電流集中 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

10 VCSEL結構圖 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

11 3.太陽能電池 1.利用光能轉換成電能的原理2.利用光能轉換成熱能的原理，利用熱能發電3.利用太陽能與化學能間的轉換來使水分解成氫與氧，利用氫來發電。 當光子的能量夠大時，它進入半導體結構會電子被吸收，使電子由價電帶躍遷到導電帶中，這時在導電帶中的電子就成為自由電子，它可被用來當作是電子流源。 最常用來做太陽能電池的材料是矽；GaAs、InP、InGaP(三、五族)；CdTe、InCuSe(二、六族) 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

12 4.SiGe研究 用來做光偵測器用 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州

13 感謝各位聆聽與指教!! 2003/4/4 國立彰化師範大學物理系 楊勝州