CHE 4940 Fundamentals of Optoelectronic Materials and Devices

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1 CHE 4940 Fundamentals of Optoelectronic Materials and Devices
(光電材料與元件基礎 2 學分) 課程說明: 教育化工系的同學，使認識光電材料與光電元件的基礎及其製程， 俾便未來運用化學工程技術在這些相關的產業之中。 內容主要分為三大部分: 光電材料與元件基本原理, 無機光電材料與元件 、有機光電材料與元件。 任課教師: 段興宇教授 (ext: 42509, Room 311) Prof. Masaki Horie (ext: 33628, Room 510)

2 教學進度： I. 光電材料與元件基本原理: 段興宇教授 M7M8
上課日期 授課內容 2/13 Class description 2/20 Semiconductor fundamentals 3/6 Principle of optoelectronic devices(I) 3/13 Principle of optoelectronic devices (II) 3/20 Principle of semiconductor-based solar cells 3/27 Integrated circuit (IC) manufacturing processes 4/10 Chemical vapor deposition (CVD) 4/17 Midterm

3 II有機光電材料與元件 Prof. Masaki Horie M7M8
上課日期 授課內容 (course content) 4/24 Introduction of organic electronics 5/1 Organic photovoltaic devices 5/8 Organic field effect transistors 5/15 Liquid crystal displays and organic light emitting diodes 5/22 Organic materials for energy storage (capacitor, battery, and fuel cell) 6/5 Molecular machines and devices 6/12 Final exam

4 成績評定 Part I. 期中考, 50%. Part II期末考, 50%. 教學方式
Lectures (power point presentations)

5 Some information 1.投影片PDF檔下載：http://mx.nthu.edu.tw/~hytuan/
2.助教：林庭玉

6 Overview of Integrated Circuits (IC) industry in Taiwan
台積電（世界第一）、聯電、漢磊 中美晶、綠能 向外國購買 聯發科等IC設計公司 台灣光罩 日月光

7 Pizza vs microchip fabrication

8 Integrated circuits (ICs)
- Combination of transistors, diodes, capacitors in a chip Ultra large scale integration (ULSI) >1,000,000 components per chips - Morre’s law: the number of transistors on a chip were doubling every 18 months - Intel four core Itanium CPU- Tukwila has over 2 billion transistors on a chip Courtesy of wiki

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10 Si, Si, Si, why Silicon??? Drawback of Ge Drawback of GaAs
Silicon has smallest carrier mobility compared with Ge and GaAs. Drawback of Ge -Ge’s device easily to leak at high temp. -GeO2 is water soluble -melting point of Ge is only 937 C Drawback of GaAs -hard to get high quality and large size wafer -need additional procedures to form dielectic materials Advantage of Si Cheap raw materials, e.g., rock, sand, second most abundant element on earth, appear as SiO2 - High melting point: 1415C - stable silicon oxide (SiO2) as dielectric materials

11 Optoelectronic devices using semiconductors: Si、III-V、I-III-VI, many semiconductors are candidates
LED (light emitting diodes) Laser Solar cell Photodetector

12 The band gap of semiconductor optoelectronic materials corresponding to a optical spectrum
E=1.24/ λ (eV) When E: electron volts λ:μm E= hc/λ direct band gap materials Compound (II-VI, III-V, IV-VI) semiconductors

13 LED – basic manufacturing processes
經,3-76 Similar manufacturing process could be also applied to laser, solar cell industry

14 本系的系友 你們的學長 友達光電-國內最大的面板廠 曾任友達光電總經理陳來助博士 工學院 Next Power 講座、學生獎學金捐款
國立清華大學化學工程所博士 92D 曾任友達光電總經理陳來助博士 本系的系友 你們的學長 工學院 Next Power 講座、學生獎學金捐款 (一年一百萬、為期五年)

15 本系的系友 你們的學長 晶元光電-國內LED第一大廠 晶元光電董事長兼總經理 李秉傑博士
國立清華大學工業化學系學士 80B 國立清華大學化學工程所博士 85D 晶元光電董事長兼總經理 李秉傑博士 本系的系友 你們的學長 晶元光電講座、學生獎學金捐款 (一年一百萬、為期五年)

16 晶元光電-國內LED第二大廠 國立清華大學化學工程學系 85B 璨圓光電董事長 簡奉任博士 本系的系友 你們的學長 清大化工系友會會長

17 碩禾光電/國碩科技-太陽能材料大廠 國碩總經理 曾任碩禾光電副總經理 蔡禮全 本系的系友 你們的學長