|穿隧之光|專訪張守進教授
2024-03-14
19世紀80年代時電力和照明技術的逐漸普及,徹底改變了人類的文明發展。經過百年的科技演進,人類終於在P-型氮化鎵光電半導體技術獲得突破,並成功展示了氮化鎵藍光發光二極體。此項技術使得固態照明的效能更近一步的提升,再次推進了文明巨輪的轉動。事實上,氮化鎵藍光材料早在1970年代便受到注目,當時在美國電器製造商RCA的研究員J. I. Pankove 就已經發表氮化鎵材料的電激發放光 (J. I. Pankove, J. Lumin. 7, 114 (1973).)。然而當時因為P-型氮化鎵材料技術一直沒辦法克服,做不出好的p-n接面和發光二極體,所以此題目就慢慢被人遺忘。一直到於1988年於日本的赤崎勇教授和其學生天野浩在氮化鎵材料成長和P-型氮化鎵參雜活化上獲得了重大突破(H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki & Y. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 48, 353 (1986). Hiroshi Amano et al., Jpn. J. Appl. Phys. 28 L2112, 1989)才使得高性能氮化鎵藍、紫光發光二極體得以問世。除了P-型氮化鎵的材料本身外,其上面的金屬歐姆接觸的製作也是相當特殊。雖然歐姆接觸在一般的元件教課書中通常不怎麼起眼,常常一筆帶過。但試想,若沒有低電阻的P-型氮化鎵歐姆接觸,如何能讓實驗室所展示的藍、紫光發光二極體元件和外界流動的電流溝通,進一步邁向商品化。傳統的P-型氮化鎵歐姆接觸是使用相當薄的鎳、金所形成,不僅透光率低,而且在可靠度上有些障礙。 這樣的歐姆障礙,在2000年左右,終於由張守進教授與他所合作(許進恭、賴韋志教授)的研究團隊共同突破,他們使用了穿隧接面將惱人的P-型氮化鎵表面反轉成n+型,並使用ITO透明電極使得p-n接面所放出的螢光不再被遮擋。(Solid-State Electronics, vol. 43, Issue 11, 1999, pp. 2081-2084.、IEEE Electron Device Letters, Vol. 22, No. 10, 2001, pp. 849-853.、IEEE Electron Devices, Vol. 50, No. 11, 2001, pp. 2208-2212)如今,這種歐姆接觸技術已經被大量生產,並在商品化的氮化鎵發光二極體中處處可見。據筆者們了解,張守進教授在充滿荊棘的研究之路上也和所有知名的研究者一般,執著努力,永不輕言放棄,並克服了無數的試煉,就如同列車穿過了黑暗隧道般終於迎向洞口的光明。我們今天很高興能夠訪問到張守進教授,聽他分享人生的精采故事。