自從1940年代全球第一顆電晶體問世，半導體產業如乘上火箭般蓬勃發展，全面滲透人們日常生活，舉凡電視、電腦、家電、手機等產品全都與半導體的應用密不可分。以「矽」為主要材料的第一類半導體，過去長期主宰了半導體產業。如今隨著AR/VR科技、智慧物聯網，和未來6G網路等科技發展，被稱為第三類半導體的化合物半導體，也開始展露頭角。

有別於第一類半導體由單一元素材料製成，方法相對簡單、市場已經成熟；第二、三類半導體，都是由兩種以上材料製成，技術較複雜，合計產值佔總半導體產值不到一成。其中，第三類半導體具備高頻率、低雜訊、高功率、低耗電的特性，代表性材料像是碳化矽（SiC）與氮化鎵（GaN）。

第20屆有庠科技講座光電科技類得獎者，陽明交通大學光電工程系講座教授郭浩中指出，未來要實踐元宇宙虛擬共享空間願景的穿戴式裝置，就有賴化合物半導體材料持續進步，變得更小、更省電，以製造穩定高效能的微發光二極體（Micro-LED），並達到快速的無線通訊傳輸。

當顯示器因應電子產品尺寸越做越小，甚至進入奈米層級製程時，發光率、色彩精準度、可靠度等，都是挑戰。例如，研發可發出RGB三原色的全彩化Micro-LED顯示模組，技術門檻就相當高。郭浩中團隊花費十年時間研究，首創量子點色轉換技術，大幅提升光萃取效率、發光率，控制光發散角縮小，實現單晶全彩Micro-LED顯示。


▲透過量子點色轉換技術噴塗奈米孔洞，可令每個量子點大小都十分均勻且顏色分明。

然而，晶片蝕刻製程產生的側壁效應會降低量子效率。為了克服障礙，郭浩中團隊從五年前開始導入原子層沉積（ALD）鈍化保護技術，有效改善側壁損害，提高Micro-LED的量子效率，兼具廣色域與高演色性，不會產生色偏或衰退，生命週期也更長。

郭浩中表示，量子點色轉換技術、ALD鈍化保護技術等可增進Micro-LED元件效能的技術，吸引許多廠商前來合作，像是群創光電、錼創科技，均正在利用上述技術來量產其顯示器產品。

電動車產業近年來日益興盛，大廠特斯拉帶頭採用SiC製造車用電晶體，更讓化合物半導體往後成為兵家必爭之地，也因此郭浩中於2021年暑假起借調鴻海研究院，擔任半導體研究所所長。他認為，台灣身為第一類半導體製造龍頭，累積深厚的IC設計與封裝經驗，再加上異質介面整合技術，能實現不同半導體材料製成的多合一元件，假以時日將有機會達成智慧電動車製造一站化的目標。

台灣目前在發展電動車產業上還需要克服什麼困難呢？郭浩中直言，材料品質尚未達標是一大關鍵。「我們的SiC和GaN材料品質還比不上日本、美國和歐洲等先進大國。」此外，郭浩中提到，台灣產業界直到近三、四年才開始重視化合物半導體，導致人才大多投入第一類半導體產業，資源過度傾斜也是劣勢之一。

郭浩中因為化合物半導體的研究而獲2022年有庠科技獎光電科技獎項的講座。有庠科技獎評審團由國內眾多傑出學者，包含中研院院士所組成，「這不只是對我個人，也是對這個研究方向的肯定。」郭浩中期待，能透過獲獎激勵更多學子與年輕學者，投身化合物半導體研究領域。同時他也呼籲，政府各機關部門都應該有所行動，積極挹注資源，產官學攜手開拓化合物半導體引領的藍海市場，攻佔先機。

【甄選資訊】
本屆甄選獎項為有庠科技講座、有庠科技論文獎，全面採用線上申請，時間至2023/02/13截止，作業辦法與申請流程說明，請參考線上報名系統。
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