■LED技術(shù)發(fā)展與市場應(yīng)用　眾多門檻尚待突破

　  在眾多半導(dǎo)體材料中，LED只是其中一種，其主要結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)磊晶狀態(tài)，並利用電能直接轉(zhuǎn)化為光能的不變原則下，可在半導(dǎo)體內(nèi)正負極2個端子施加電壓，當(dāng)電流通過時，促使電洞與電子相互結(jié)合，其它剩餘能量便會以光的形式產(chǎn)生釋放，其能階高低使光子能量產(chǎn)生不同波長的光，以致於造就LED為基礎(chǔ)的半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)鏈。

　  另一方面，在下一代照明設(shè)備與區(qū)域網(wǎng)路光通訊應(yīng)用慢慢成形之際，LED勢必將會散發(fā)出更為耀眼光芒與前景；這是因為在與一般發(fā)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(fā)光效能、壽命長久、省電性能佳，甚至具有低污染等優(yōu)勢。由此可見，各種照明設(shè)備及顯示光源市場需求擴大，形成規(guī)模效應(yīng)、技術(shù)效應(yīng)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(fā)技術(shù)。

　  雖然白光LED技術(shù)成熟度目前已發(fā)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(jīng)由整合後，才能以「新一代光源」取代白熾燈源。雖然作為室內(nèi)用照明光源燈具等實際應(yīng)用案例，或多或少都已市場上出現(xiàn)應(yīng)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(xù)擴大市場，其主要問題在於亮度、專利權(quán)壟斷、使用特色、單價過高…等癥結(jié)；因此，在這一兩年之內(nèi)LED照明要完全取代室內(nèi)照明設(shè)備，其難度相當(dāng)高。不過，絕大多數(shù)LED廠商還是不願放棄，持續(xù)地嘗試進入其它特殊應(yīng)用市場為基礎(chǔ)，例如：戶外大型顯示器、車用指示燈、儀表板、手持式產(chǎn)品背光源、交通標誌…等多項資訊系統(tǒng)應(yīng)用，藉以累積實力及經(jīng)驗持續(xù)加強開發(fā)LED照明技術(shù)，期盼未來能將LED以生俱來特性發(fā)揮至極，開創(chuàng)出照明設(shè)備新的一番局勢。

■擺脫國外大廠專利權(quán)糾纏　迫切發(fā)展獨有LED專利權(quán)實力

　  自從LED技術(shù)發(fā)展至今，超高亮度多數(shù)LED專利權(quán)大都掌握在歐美、日等LED大廠手上，技術(shù)層次不高的臺灣廠商，則為了規(guī)避猶如天網(wǎng)交織的LED專利權(quán)，無法採用最具效率之技術(shù)，使技術(shù)與產(chǎn)品卻只能在中、低階層應(yīng)用市場打轉(zhuǎn)，因此，要如何打破這個窘境，便成為臺灣LED廠商當(dāng)務(wù)之急。在中興大學(xué)材料工程學(xué)系實驗室研究中，就是將精密機械製造概念引入半導(dǎo)體製程中，以自行設(shè)計的設(shè)備，結(jié)合反射鏡及低溫?zé)釅菏骄A黏貼技術(shù)，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(chǎn)品良率、省電效率、發(fā)光等效能上，都不遜於美、日LED產(chǎn)品。中興大學(xué)材料工程學(xué)系實驗室則是以全新研發(fā)設(shè)計技術(shù)，成功研發(fā)出比傳統(tǒng)LED更為明亮度，價格還能持續(xù)降低的高效能LED，將可望協(xié)助臺灣廠商發(fā)展出更具國際競爭力的LED產(chǎn)品。而在技術(shù)轉(zhuǎn)移方面，已授權(quán)給臺灣多家廠商後，低價成本、品質(zhì)優(yōu)異的LED新產(chǎn)品，已銷售到日本、韓國和中國…等亞洲地區(qū)，頗受全球光電大廠關(guān)注。

　■光的重要性與其致勝之道

　隨著這幾年磊晶技術(shù)迅速發(fā)展之下，經(jīng)由選擇高純度的單晶原料，再由適當(dāng)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(zhì)雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體或量子井結(jié)構(gòu)的LED，便能將不同種類的單晶元素逐層地建構(gòu)起來。更進一步討論，電光轉(zhuǎn)換效率也就是內(nèi)部結(jié)構(gòu)量子化效率（Internal Quantum Efficiency；IQE）已經(jīng)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(shù)（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(jié)構(gòu)沒有適當(dāng)?shù)匕才烹娏鞣謥眩旧聿牧弦矔掌涔庠�，而光源將從高折射率半�?dǎo)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(fā)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(yīng)的解決之道，中興大學(xué)武博士所研發(fā)出高亮度LED製程技術(shù)，也就是將結(jié)合反射鏡及晶片黏貼技術(shù)為主要基礎(chǔ)概念，用一個具有反射鏡的基板，再採用自行研發(fā)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(yīng)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(dǎo)體接合在一起，達到理想上零壓降，且具有雙向?qū)ǖ碾娦蕴匦裕瓿蓺W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(jīng)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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