多層砷化鎵堆出新契機
- 上線日期：2010/6/15 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
美國科學家最近發展出一種生長化合半導體材料的新方法，可以一次生長厚的多層砷化鎵(GaAs)堆疊。拜這項技術之賜，化合半導體元件如光伏或光電元件的製造將變得更容易，成本也可望大幅降低。該團隊已經將此製作砷化鎵厚膜的技術發展完善，接著希望將這方法推廣至其他化合物半導體材料如氮化鎵(GaN)和磷化銦(InP)。
伊利諾大學香檳分校的John Rogers表示，這項技術可以製造比以往便宜很多的化合半導體元件，也能讓這些元件與種類更廣泛的基板(例如玻璃及塑膠)整合。在太陽電池方面，成本預期會大幅下降，而且由於能將電池製作在有彈性的塑膠薄板上，不僅可提升機械強度，使用模式也變多了。
對於砷化鎵等化合半導體而言，傳統作法是在晶圓表面磊晶生長一層薄薄的活性物質，接著再切割成小塊晶片。此方法成本高昂的原因有二：一是它會消耗底下的晶圓，雖然晶圓最後並未派上用場；二是一次只能長薄薄一層活性物質。
Rogers等人研發的技是在基板上交替生長多層砷化鎵與砷化鋁(AlAs)堆疊，然後以氫氟酸(HF)蝕掉砷化鋁，讓砷化鎵層彼此分開，並脫離底層晶圓，接著將它們印在基板上。這種作法不會消耗晶圓，晶圓可以重覆做為生長基板，而且能生長出厚的、份量如塊材的砷化鎵，砷化鎵層的尺寸可從微米到公分，厚度從數奈米到微米。
研究人員利用橡膠墊小心地抬起各別砷化鎵層，然後將砷化鎵層印在基板上。橡膠墊非常柔軟有彈性，可避免在過程中導致砷化鎵層的斷裂。
為了證明這技術是多用途的，該團隊已經生長出金屬半導體場效電晶體(MESFET)、蕭特基二極體、近紅外光偵測器和單接面光伏元件所需的多層堆疊。這些元件分別被製作在玻璃、矽及PET基板上，而根據Rogers的說法，它們的表現可媲美以傳統方法製作的元件。
該團隊正在研究其他半導體材料，例如發光二極體用的氮化鎵。同時，他們也跟Semprius公司密切合作，將此技術商業化並應用在光伏元件上。詳見Nature 465, p.329 (2010)。
原始網站: http://optics.org/cws/article/research/42655
譯者:張智盛(逢甲大學光電學系)
責任編輯:蔡雅芝
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