前言 ：gan(氮化镓)系蓝紫色发光组件可应用于新世代dvd，因此备受相关业者高度期待，此外利用led高辉度、省能源的发光特性，蓝紫色发光组件未来还可取代传统的白炙灯、荧光灯，成为白光照明灯源的主流。氮化镓的格子缺陷很多却能够产生高辉度，主要原因是藉由奈米技术控制组件结构，使得组件的发光效率得以提高，进而获得高辉度。因此本文要深入探讨氮化镓发光的奥秘，与提高发光效率的方法。
　
　　白色发光二极管
　　
　　利用gan(氮化镓)系半导体的白色发光二极管，做为新世代固态照明灯源是历经无数的转折，十年前包含产官学研界几乎未曾将半导体白色发光二极管纳入考量，虽然有很多研究人员非常关心蓝光led的发展，却都无视白光led的应用潜能。
97年利用蓝光led激发黄色荧光体(yag；钇、铝、石榴石、铈的混合物)，再透过蓝色与黄色荧光体的互补特性，产生二色式拟似白光的led正式进入量产，加上行动电话的应用促成白光led全面性的普及，使得白光led成为全球性的研究主流。
由于白光led不需使用荧光灯常用的玻璃管、惰性气体、水银、变压器、升压器，所以可以大幅节省能源，取代荧光灯与白炙灯除了可节省能源之外，废弃物的减少对地球环保也有莫大的助益。

　　97年日本通产省根据京都环保会议的省能源对策决议，组成「21世纪光源计划小组」，并委托日亚化学与丰田合成进行技术开发，该计划小组将近紫外led的外部量子效率(以下简称为取光效率)目标定为40%，当时蓝光led的取光效率为15%，紫外led的取光效率祇有7.5%，目前紫外led的取光效率则已经超过31%，也因此使的高性能白光led的量产诱因更加扎实，而21世纪光源计划小组对全球白光led的研究开发在提高取光效率的研发上扮演着更重要的角色。
　
　　有关格子缺陷

　　有关led的基本动作原理，具体而言是电流顺时钟方向通过半导体p-n(正孔与电子)接合面时，正孔与电子会注入奈米级厚度的活性层(亦称为发光层)，进而因辐射再结合过程(process)产生发光现象。

　　利用混晶(亦称化合物为半导体)ingan产生高辉度蓝光或是绿光的led虽然已经进入商品化，可是有关发光机制传统的半导体物性物理学理，却无法具体说明因原因而屡遭质疑。其实不论是led或是半导体雷射ld等发光组件(device)，通常都具有以上的格子缺陷，格子缺陷会阻碍发光，形成所谓的「发光杀手中心」，最后导致发光效率降低等问题。

　　以gan为基础的ingan/gan量子井qw型led，含量109~1010/cm2 左右高密度格子缺陷，按照传统理论，如此高密度格子缺陷照理说不会发光，实际上ingan/gan系led却能作高效率发光，换句话说ingan系led具有与以往led相异的发光机制。 inxga1-xn是由inn与gan所构成的三维化合物半导体，gan层属于近紫外led活性层，因此适合使用光学评鉴方式研究。如表1所示gaas、znse等常用的ⅲ-ⅴ(三五族)、ⅱ-ⅵ(二六族) 化合物半导体与gan最大差异点，是gan氮化物半导体的纵光学(lo:longitudinal optical；以下简称为lo)与音子(phonon；格子波的量子)的能量(ħ ω =h/2π，h为膜厚plank常数)大于92.5 ，因此电子与lo相互作用的能量( αe ħ也随着变大，两者互动值往往超过44.2 (表1的 αe 为frohlich结合常数，ω为音子的振动数)，导致被激发的载子(carrier；电子与正孔)会与lo产生强烈的互动，如图1所示被结晶格子捕获的电子变重(称为polaroon状态)形成自我束缚状，最后造成载子祇能在极短距离内移动，而电子则成为自由电子般的漂流。

　　另一方面正孔也形成polaroon自我束缚状，加上in原子与ga原子的电气阴性度的差，尤其是in原子周围短距离型电位(potential)，有可能产生强大的正孔捕捉。类似上述的电子与正孔的挶限化，会在奈米以下的原子大小范围内产生，这种现象可视为ingan化合物半导体的固有性质，换句话说注入发光组件活性层的载子，由于上述的捕捉效应被空间性的挶限，到达「发光杀手(killer)中心」的比率则相对的偏低，所以即使ingan/gan等化合物半导体具有大量的转位格子缺陷，仍旧可作高效率的发光。

　　除了以上介绍的模式之外，会发光的理由是因为in特异性质产生下列两种模式: 

　　1.gan活性层的in组成不均，使得黏着电位(coherent potential)动摇，造成激发子产生挶限现象。

　　2.存于ingan活性层非常微细的in高浓度领域(亦即量子点) 激发子产生挶限现象。
上述其中的任一种模式的激发子