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LED技術突破 清大電機教師獲國際肯定

台灣好新聞/ 2013.07.16 00:00
記者季大仁/新竹報導

清華大學電機工程學系吳孟奇教授研究團隊,利用氮化物材料特性,研發出高頻發光二極體(LED),未來可應用於可見光通訊與高解析度顯示幕等領域。清華電機系徐碩鴻教授研究團隊同樣也利用氮化物材料,研發出可提供高功率及高效率無線電力傳輸的創新半導體元件技術。兩項創新研究皆獲得國際肯定,並已發表於國際電子元件領域的頂尖期刊IEEE Electron Device Letters,獲英國知名半導體產業技術雜誌Semiconductor Today深度報導。

吳孟奇教授研究團隊研發的「高頻調變發光二極體(LED)」技術,即是利用氮化物材料特性,採用原子層沉積系統(Atomic Layer Deposition,簡稱ALD),能夠控制薄膜精準至約一個原子層的奈米等級的沉積厚度、高均勻度與高深寬度。目前吳孟奇教授實驗室已發展出能生長高披覆性、高穿透率、低電阻率的透明導電薄膜,並應用於發光二極體、光檢測器及透明電晶體等光電元件上,能讓廠商依需求設計元件的亮度和頻寬,突破傳統限制,具領先國際水準。

未來採用「高頻調變發光二極體(LED)」技術研發的應用產品,包含光通訊、植物照明與高解析度顯示幕等領域。光通訊是一種新型的資料傳輸技術,不但可藉LED照明的同時,利用光源將訊號傳送至個人電腦、手機或電視,做為室內高速無線上網的應用,也可應用於車燈安全系統等用途,幫助車主瞭解周邊車輛狀態,及時應變。吳孟奇教授長期耕耘光電元件領域,成就卓越,其另篇研究論文「以3D膠體光子晶體作為底部反射鏡增強發光二極體之取光效率」也於今年五月榮獲有庠科技論文獎。

隨著行動通訊越在生活中越來越重要,無線電源供應技術成為最熱門的科技應用,民眾只要將手機放置於充電感應裝置上,就能輕鬆充電。而目前最先進的無線充電技術亦朝向直接遠距輸送電力的方向來研究。為了提升應用範圍且提供高功率與高效率之電力傳輸,徐碩鴻教授研究團隊利用氮化鎵(GaN)具有寬能隙級大電場下高電子遷移率的特性,研發出「高崩潰電壓及低漏電流之矽基板氮化鎵電晶體」,突破傳統單一結構電極容易有漏電流與電晶體崩潰的缺點,提出混合型電極結構的設計概念,改變電晶體內電場分佈,大幅降低元件的漏電流,有效提升崩潰電壓,克服傳統功率元件的缺點及限制。而此元件可於大面積之矽晶圓上成長使得成本下降,並有潛力與矽基金氧半電晶體(MOSFET)結合,突破MOSFET先天於功率且高速應用上的問題,帶來極大的商機。

徐碩鴻教授的研究可將無線電源供應技術之效率大幅提升,並可應用於高效率雲端伺服器之電源供應,為提升下一世代電力傳輸系統效能的關鍵技術。徐碩鴻教授團隊研究成果屢獲國際肯定,相關研究已發表多篇論文於國際電子元件領域的頂尖期刊,且此項技術已成功技術轉移給國內外知名半導體廠商,替學校爭取到為數可觀的權利金。

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