子計畫九：節能栽培與滅菌
主持人：武東星
團隊成員：林佳鋒、陳志銘
一、子計畫推動重點、成果與特色亮點
本計畫主要開發固態照明光源應用於農作物生長的研究；關於固態光源的 開發，本實驗室已研究多年，而技術也不斷的追求創新與突破，近幾年為朝高值化發展， 固態照明光源也開始朝向深紫外光發展，因此為了符合這個趨勢與應用。關於 UV LED (紫外光發光二極體)，本實驗室目前研發之385 nm UV LED 為當操作電流為 350 mA 時，385 nm UV-LED/銅基板的 Vf 約為 3.6 V，且其光輸出功率為 379 mW，顯示使用垂直式 LED 製程與高散熱銅基板對 385 nm UV-LED 的光輸出功率具有改善的效果。本研究團隊將UV-LED加入LED模組中，製備成LED全光譜模組並應用於植物補光領域。然而我們使用兩種不同照光模組且選用薰衣草來做實驗。一個月後，發現薰衣草在暖白光 LED 模組的照射下其成長高度是 3 cm，使用LED全光譜模組(15紅 7藍 4白 1IR 1UV)，其成長高度是 8 cm，此結果表示LED全光譜模組成長速度最快，可以達到節能效果。
二、學術研究面向推動重點、成果與特色亮點
在學術研究方面，著重於開發及優化深紫外光發光二極體(UVC-LED)，由於深紫外光區段具有殺菌功能，在未來的計劃中可針對雞蛋中之沙門氏桿菌進行研究，評估滅菌效率。本實驗設計四種不同P型電極結構的深紫外光發光二極體(3指狀電極、6指狀電極、9指狀電極以及12指狀電極之發光二極體)，並且與傳統型之發光二極體做比較，最後再進一步製作9及12指狀電極之覆晶式發光二極體進行元件特性探討。因深紫外光發光二極體的歐姆接層(p GaN)會吸收280 nm波長的光，此電極結構設計的目的即為增加電流擴散能力及光輸出功率。由實驗結果得知，9 指狀電極之發光二極體的電流擴散能力及光輸出功率較佳。在注入電流20 mA下，其光輸出功率及外部量子效率較傳統型之發光二極體，分別提升約150%、200 %；當注入電流為350 mA時，其光輸出功率及外部量子效率較傳統型之發光二極體，則分別提升約172 %、198 %。將9指狀電極之發光二極體製作成覆晶式後，在注入電流20 mA下，覆晶後之光輸出功率較覆晶前提升139%；在光電轉換效率及外部量子效率方面，分別較覆晶前提升約173 %、182 % ；當注入電流為350 mA時，覆晶後之光輸出功率較覆晶前提約92%；在光電轉換效率及外部量子效率方面，則分別較覆晶前提升約71%、79 %。由本研究結果得知，可藉由不同P型電極設計來提升深紫外光發光二極體的電流擴散能力及光輸出功率。
三、產學合作面向推動重點、成果與特色亮點
開發LED元件上，武東星實驗室與光鋐科技公司具有一產學合作計畫，其主要針對開發微型LED元件，並針對紅綠藍三色之微形LED之製程與量測技術做交流，且進一步大面積陣列化技術做為計畫目標。武東星實驗室長期在LED元件開發上有深厚的耕耘及技術開發，前期技術移轉至產業界是一大計畫重點，將開發之LED技術由學界轉移至產業上，並實際製作成產品，此為產學計畫中最重要之目的之一。此計畫目前已轉移1案，名稱為μ-LED陣列晶片結構、製程與構裝技術，包含5件專利，技轉金額達200萬，如下:
1.磊晶元件的製作方法，中華民國專利(I480926)
2.磊晶元件的製作方法，美國專利(US 8,853057 B2)
3.無電極遮光的發光二極體及其製作方法，中華民國專利(I523270)
4.垂直導通結構發光二極體的製作方法及其製品，中華民國專利(I599069)
5.固態發光結構的製造方法，中華民國專利(I493755)
藉由此一產學合作，未來可再將UV-LED製程技術進一步提升，並可望產品化，實際進入市場。
圖說：LED全光譜模組 四、研究貢獻面向推動重點、成果與特色亮點
透過專利技術轉移，可有效提升產業界專利佈局，從磊晶堆疊結構之關鍵專利到優化技術之技術專利，皆可有效的提升產業技術及鞏固專利佈局。磊晶元件的製作方法，即是半導體元件之結構分布，從基板、磊晶層到電極分層，還有結構外型，皆在此專利範圍內。無電極遮光的發光二極體及其製作方法，此專利將電極做在第一層磊晶層延伸區域上，使得不遮到發光區域，提升發光效果。垂直導通結構發光二極體的製作方法及其製品，則是一新型之LED元件結構，包含一分離基板之創新技術。固態發光結構的製造方法，此專利是發光二極體之結構專利，對於發展UV-LED有重大之影響。
