■LED技術發展與市場應用　眾多門檻尚待突破

　  在眾多半導體材料中，LED只是其中一種，其主要結構呈現磊晶狀態，並利用電能直接轉化為光能的不變原則下，可在半導體內正負極2個端子施加電壓，當電流通過時，促使電洞與電子相互結合，其它剩餘能量便會以光的形式產生釋放，其能階高低使光子能量產生不同波長的光，以致於造就LED為基礎的半導體照明產業鏈。

　  另一方面，在下一代照明設備與區域網路光通訊應用慢慢成形之際，LED勢必將會散發出更為耀眼光芒與前景；這是因為在與一般發熱鎢絲燈泡或者是水銀日光燈相較之下，LED光源具有較高發光效能、壽命長久、省電性能佳，甚至具有低污染等優勢。由此可見，各種照明設備及顯示光源市場需求擴大，形成規模效應、技術效應等趨勢，逐漸形成LED廠商趨之若鶩情況，以及大力投入高效能LED開發技術。

　  雖然白光LED技術成熟度目前已發展到某個階段，但…畢竟單顆的LED功率大約是0.1W左右，光通量會有所限制；換句話說，就是必須將多顆LED經由整合後，才能以「新一代光源」取代白熾燈源。雖然作為室內用照明光源燈具等實際應用案例，或多或少都已市場上出現應用，不過，其高單價實在難以普及性的推廣；因此，要符合市場所期待的合理價格，尚須等上一段時間。

　  因此，LED照明能否持續擴大市場，其主要問題在於亮度、專利權壟斷、使用特色、單價過高…等癥結；因此，在這一兩年之內LED照明要完全取代室內照明設備，其難度相當高。不過，絕大多數LED廠商還是不願放棄，持續地嘗試進入其它特殊應用市場為基礎，例如：戶外大型顯示器、車用指示燈、儀表板、手持式產品背光源、交通標誌…等多項資訊系統應用，藉以累積實力及經驗持續加強開發LED照明技術，期盼未來能將LED以生俱來特性發揮至極，開創出照明設備新的一番局勢。

■擺脫國外大廠專利權糾纏　迫切發展獨有LED專利權實力

　  自從LED技術發展至今，超高亮度多數LED專利權大都掌握在歐美、日等LED大廠手上，技術層次不高的台灣廠商，則為了規避猶如天網交織的LED專利權，無法採用最具效率之技術，使技術與產品卻只能在中、低階層應用市場打轉，因此，要如何打破這個窘境，便成為台灣LED廠商當務之急。在中興大學材料工程學系實驗室研究中，就是將精密機械製造概念引入半導體製程中，以自行設計的設備，結合反射鏡及低溫熱壓式晶圓黏貼技術，成功製作出高反射率且散熱良好的新型超高亮度LED。

　  在製程成本及複雜方面，還可以比美、日等國降低不少成本，甚至在產品良率、省電效率、發光等效能上，都不遜於美、日LED產品。中興大學材料工程學系實驗室則是以全新研發設計技術，成功研發出比傳統LED更為明亮度，價格還能持續降低的高效能LED，將可望協助台灣廠商發展出更具國際競爭力的LED產品。而在技術轉移方面，已授權給台灣多家廠商後，低價成本、品質優異的LED新產品，已銷售到日本、韓國和中國…等亞洲地區，頗受全球光電大廠關注。

　■光的重要性與其致勝之道

　隨著這幾年磊晶技術迅速發展之下，經由選擇高純度的單晶原料，再由適當溫度控制及精確地掌握各組成元素分子大小匹配性，已可獲得高品質雙異質結構半導體或量子井結構的LED，便能將不同種類的單晶元素逐層地建構起來。更進一步討論，電光轉換效率也就是內部結構量子化效率（Internal Quantum Efficiency；IQE）已經高達90％以上；另外，在可見光LED材料選擇上則是以AlGaInP為最大宗，這是因為其晶格常數（lattice constant）與GaAs基板具有絕佳匹配性。不過…由於GaAs基板能隙小於這些材料能隙，加上LED所散出的光又屬於等向性光源；因此，有將近50％光源會在進入能隙較小GaAs基板時，便會受到吸收或者耗損。

　除此之外，倘若LED結構沒有適當地安排電流分佈，本身材料也會吸收其光源，而光源將從高折射率半導體傳遞到外圍的低折射率空氣（n＝1），絕大部分的光源將會受到反射影響，真正的問題將發生在LED外部量子效率（External Quantum Efficiency；EQE）大幅減少，甚至可能會低到剩下幾個百分比而已。

　為滿足上述問題，並提出因應的解決之道，中興大學武博士所研發出高亮度LED製程技術，也就是將結合反射鏡及晶片黏貼技術為主要基礎概念，用一個具有反射鏡的基板，再採用自行研發的工具進行晶片黏貼動作，以低溫（350∼450℃）、短時間（15∼30min）熱處理，黏貼至LED磊晶膜上，而後再將會吸光之GaAs基板去除。

　在反射鏡材料選擇上，則可選用應用在LED之P型歐姆接觸（Ohmic contact）材料，如：AuBe（金鈹）或AuZn（金鋅）合金材料，這是因為AuBe、AuZn等合金材料具有低蒸氣壓、高融點、高表面原子擴散速率等特性，不但可使這項製程過程能夠使金屬與半導體接合在一起，達到理想上零壓降，且具有雙向導通的電性特性，完成歐姆接觸。

　另一方面，還可作為LED與永久基板附著層之用，並具有反射鏡功能，再經實際驗證後，LED亮度確實有比GaAs作為吸光基板來得更具改善效果。至於前段所提到具有低溫及短時間熱處理特性，便能使LED電特性仍舊可保持原先在黏貼之前LED的相同電性。

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