前言 ：GaN(氮化鎵)系藍紫色發(fā)光組件可應用于新世代DVD，因此備受相關業(yè)者高度期待，此外利用LED高輝度、省能源的發(fā)光特性，藍紫色發(fā)光組件未來還可取代傳統的白炙燈、熒光燈，成為白光照明燈源的主流。氮化鎵的格子缺陷很多卻能夠產生高輝度，主要原因是藉由奈米 技術控制組件結構，使得組件的發(fā)光效率得以提高，進而獲得高輝度。因此本文要深入探討氮化鎵發(fā)光的奧秘，與提高發(fā)光效率的方法。
　
白色發(fā)光二極管

利用GaN(氮化鎵)系半導體的白色發(fā)光二極管，做為新世代固態(tài)照明燈源是歷經無數的轉折，十年前包含產官學研界幾乎未曾將半導體白色發(fā)光二極管納入考量，雖然有很多研究人員非常關心藍光LED的發(fā)展，卻都無視白光LED的應用潛能。
97年利用藍光LED激發(fā)黃色熒光體(YAG；釔、鋁、石榴石、鈰的混合物)，再透過藍色與黃色熒光體的互補特性，產生二色式擬似白光的LED正式進入量產，加上行動電話的應用促成白光LED全面性的普及，使得白光LED成為全球性的研究主流。
由于白光LED不需使用熒光燈常用的玻璃管、惰性氣體、水銀、變壓器、升壓器，所以可以大幅節(jié)省能源，取代熒光燈與白炙燈除了可節(jié)省能源之外，廢棄物的減少對地球環(huán)保也有莫大的助益。

97年日本通產省根據京都環(huán)保會議的省能源對策決議，組成「21世紀光源計劃小組」，并委托日亞化學與豐田合成進行技術開發(fā)，該計劃小組將近紫外LED的外部量子效率(以下簡稱為取光效率)目標定為40%，當時藍光LED的取光效率為15%，紫外LED的取光效率祇有7.5%，目前紫外LED的取光效率則已經超過31%，也因此使的高性能白光LED的量產誘因更加扎實，而21世紀光源計劃小組對全球白光LED的研究開發(fā)在提高取光效率的研發(fā)上扮演著更重要的角色。
　
有關格子缺陷

有關LED的基本動作原理，具體而言是電流順時鐘方向通過半導體p-n(正孔與電子)接合面時，正孔與電子會注入奈米級厚度的活性層(亦稱為發(fā)光層)，進而因輻射再結合過程(process)產生發(fā)光現象。

利用混晶(亦稱化合物為半導體)InGaN產生高輝度藍光或是綠光的LED雖然已經進入商品化，可是有關發(fā)光機制傳統的半導體物性物理學理，卻無法具體說明因原因而屢遭質疑。其實不論是LED或是半導體雷射LD等發(fā)光組件(device)，通常都具有 以上的格子缺陷，格子缺陷會阻礙發(fā)光，形成所謂的「發(fā)光殺手中心」，最后導致發(fā)光效率降低等問題。

以GaN為基礎的InGaN/GaN量子井QW型LED，含量109~1010/cm2 左右高密度格子缺陷，按照傳統理論，如此高密度格子缺陷照理說不會發(fā)光，實際上InGaN/GaN系LED卻能作高效率發(fā)光，換句話說InGaN系LED具有與以往LED相異的發(fā)光機制。 InxGa1-xN是由InN與GaN所構成的三維化合物半導體，GaN層屬于近紫外LED活性層，因此適合使用光學評鑒方式研究。如表1所示GaAs、ZnSe等常用的Ⅲ-Ⅴ(三五族)、Ⅱ-Ⅵ(二六族) 化合物半導體與GaN最大差異點，是GaN氮化物半導體的縱光學(LO:Longitudinal Optical；以下簡稱為LO)與音子(phonon；格子波的量子)的能量(? ω =h/2π，h為膜厚plank常數)大于92.5 ，因此電子與LO相互作用的能量( αe ?也隨著變大，兩者互動值往往超過44.2 (表1的 αe 為Frohlich結合常數，ω為音子的振動數)，導致被激發(fā)的載子(carrier；電子與正孔)會與LO產生強烈的互動，如圖1所示被結晶格子捕獲的電子變重(稱為polaroon狀態(tài))形成自我束縛狀，最后造成載子祇能在極短距離內移動，而電子則成為自由電子般的漂流。

另一方面正孔也形成polaroon自我束縛狀，加上In原子與Ga原子的電氣陰性度的差，尤其是In原子周圍短距離型電位(potential)，有可能產生強大的正孔捕捉。類似上述的電子與正孔的挶限化，會在奈米以下的原子大小范圍內產生，這種現象可視為InGaN化合物半導體的固有性質，換句話說注入發(fā)光組件活性層的載子，由于上述的捕捉效應被空間性的挶限，到達「發(fā)光殺手(killer)中心」的比率則相對的偏低，所以即使InGaN/GaN等化合物半導體具有大量的轉位格子缺陷，仍舊可作高效率的發(fā)光。