最新訊息:|穿隧之光|專訪張守進教授

1378
次閱讀

        19世紀80年代時電力和照明技術的逐漸普及,徹底改變了人類的文明發展。經過百年的科技演進,人類終於在P-型氮化鎵光電半導體技術獲得突破,並成功展示了氮化鎵藍光發光二極體。此項技術使得固態照明的效能更近一步的提升,再次推進了文明巨輪的轉動。事實上,氮化鎵藍光材料早在1970年代便受到注目,當時在美國電器製造商RCA的研究員J. I. Pankove 就已經發表氮化鎵材料的電激發放光 (J. I. Pankove, J. Lumin. 7, 114 (1973).)。然而當時因為P-型氮化鎵材料技術一直沒辦法克服,做不出好的p-n接面和發光二極體,所以此題目就慢慢被人遺忘。一直到於1988年於日本的赤崎勇教授和其學生天野浩在氮化鎵材料成長和P-型氮化鎵參雜活化上獲得了重大突破(H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki & Y. Toyoda, Appl. Phys. Lett. 48, 353 (1986). Hiroshi Amano et al., Jpn. J. Appl. Phys. 28 L2112, 1989)才使得高性能氮化鎵藍、紫光發光二極體得以問世。除了P-型氮化鎵的材料本身外,其上面的金屬歐姆接觸的製作也是相當特殊。雖然歐姆接觸在一般的元件教課書中通常不怎麼起眼,常常一筆帶過。但試想,若沒有低電阻的P-型氮化鎵歐姆接觸,如何能讓實驗室所展示的藍、紫光發光二極體元件和外界流動的電流溝通,進一步邁向商品化。傳統的P-型氮化鎵歐姆接觸是使用相當薄的鎳、金所形成,不僅透光率低,而且在可靠度上有些障礙。

        這樣的歐姆障礙,在2000年左右,終於由張守進教授與他所合作(許進恭、賴韋志教授)的研究團隊共同突破,他們使用了穿隧接面將惱人的P-型氮化鎵表面反轉成n+型,並使用ITO透明電極使得p-n接面所放出的螢光不再被遮擋。(Solid-State Electronics, vol. 43, Issue 11, 1999, pp. 2081-2084.、IEEE Electron Device Letters, Vol. 22, No. 10, 2001, pp. 849-853.、IEEE Electron Devices, Vol. 50, No. 11, 2001, pp. 2208-2212)如今,這種歐姆接觸技術已經被大量生產,並在商品化的氮化鎵發光二極體中處處可見。據筆者們了解,張守進教授在充滿荊棘的研究之路上也和所有知名的研究者一般,執著努力,永不輕言放棄,並克服了無數的試煉,就如同列車穿過了黑暗隧道般終於迎向洞口的光明。我們今天很高興能夠訪問到張守進教授,聽他分享人生的精采故事。

張守進-1.jpg

張守進教授與許晉瑋副秘書長

註:本次專訪由本學會副秘書長,國立中央大學光電科學與工程學系許晉瑋教授、國立成功大學光電光電科學與工程學系 賴韋志系主任、許進恭教授合力採訪、撰稿。在此特別感謝幾位師長為本次專訪費心。

口述|張守進      採訪與撰稿|許晉瑋  賴韋志 許進恭      校閱|鄭沅沅

今天很榮幸能夠採訪張老師。可以先請張老師簡單介紹一下自己的故鄉、成長背景與童年回憶嗎?

        我是台北人,在18歲之前都住在台北西門町。小時候生活很單純,當時社會也不像現在般的複雜,每天總是兩點一線搭公車來回於學校和家裡,過著努力讀書的日子。父親當時在西門町一橋之隔的三重開設鐵工廠,從事輸送帶的製造生產,而母親就在公司幫忙會計。公司規模不大,但一家人生活還算過得去。不過也因為父親工作的關係,我從小耳濡目染對機械工程、和設計圖有著濃厚的興趣,於是便決定大學念電機或機械方面的科系。建國高中畢業後,大學聯考也如同被命運安排地考上成大電機,便離鄉背井到當時陌生的城市台南念書。

可以請張老師分享自己求學生涯中印象最深刻的課程或是老師嗎?求學生涯中有什麼有趣的故事?而又在什麼機緣下,促使您決定走上光電這條路呢?

        那時念成大電機時(1979)印象最深刻的是蘇炎坤老師,他當時是我的大學部班導師。那時他也正在張俊彥教授門下唸博士班,當時和他一樣許許多多張俊彥教授的博士班高徒,現在都已成為成大電機的知名教授。回憶當時,雖然他自己的研究工作忙碌,平常對我的課業和求學生活仍然相當關心。當時大學畢業後也在蘇老師幫助下留在成大電機擔任了一年助教,準備出國留學的事情。當時台灣還相當封閉,出國留學的資訊較難取得,我都特別前往台北的美國新聞處(南海路上,現今228 國家紀念館)蒐集美國大學的資料。我當時一開始因為有拿到紐約州立大學石溪分校(Stony Brook)的助教獎學金,再加上國內知名的交大教授吳重雨也是該校校友,於是便決定前往該校攻讀碩士班。記得當時下飛機後兩週就得立即上任助教工作,需要直接面對美國學生的課業問題諮詢。因為英文不是我的母語,而且也需要這份工作維持生計,所以當時壓力極大。後來在自身的努力下終於適應環境勝任此工作,並在一年後拿到碩士文憑。碩士畢業後即前往加州大學洛杉磯分校 (UCLA)師事王康隆教授門下,攻讀博士班。王老師自己也是成大電機校友,是世界級知名的實驗物理學家。我博士的研究主題是使用分子束磊晶機台成長矽鍺合金材料。當時矽鍺合金材料的應力工程還是相當新的主題,在王老師的全心投入和戮力鞭策下,我終於在1989年成功拿到博士學位。當時研究的矽鍺合金應力技術,如今也在IC工業受到廣泛應用。雖然他當時對我的研究要求相當嚴格,但我到現在一直都很感謝他的知遇之恩。當時在研究閒暇之餘,會和同學一起開車到城區的廣東人或是台灣人社區(Monterey park)品嘗粵菜和台灣料理一解思鄉之情。

請問張老師人生的第一份工作為何?有什麼有趣的故事嗎?

        博士畢業後,由於當時日本還在泡沫經濟破裂的前夕,半導體工業甚至超過美國為世界最強,研究風氣興盛。再加上當時父母已從台灣移居到日本生活,我便決定博士畢業後旋即赴日發展。我第一份工作便是在Nippon Telegraph and Telephone (NTT)擔任研究員,從事三五族光電半導體的基礎研究 (DFB 雷射),從事金屬有機氣相沉積(MOCVD)磊晶技術的開發。當時電信產業尚未自由化(獨佔),美國AT&T 和日本NTT的研發經費都趨近於無限,能夠盡情的享受研究。除此之外,日本大企業文化視員工為家人,相當照顧員工。不僅配有家庭宿舍,而且當時我去日本時,因為日文不甚流利,NTT也為我聘請了一位日文家庭教師。在她細心教導下我日文突飛猛進,日文的日常生活對話也變得輕鬆自在。

請問張老師當初是在什麼機緣下回台灣創立研究團隊呢?

        儘管當時日本NTT的研究環境很好,也很照顧員工。但我和台灣的緣份並未斷掉。我在1992年回到成大電機任教,其中的牽線人就是蘇炎坤教授。因為蘇老師當時在我讀大學時為我的導師,相當照顧我,我在國外念書時,於歲末年初之際便會寄卡片問候他。我在日本工作後,他來日本開會時,我也會藉機招待他四處旅遊、購物、享受美食。也因為如此的師徒之緣,他那時便大力邀請我回成大電機任教。再加上當時父親已在日本過世,母親也想回歸故里,我便毅然決然決定了回成大教書。

請問張老師在佈滿荊棘的研發之路上,有什麼自豪的研發成果呢?

        我回台灣後,當時正處於氮化鎵材料和其發光二極體(LED)元件的技術剛要起飛之際,我便一股腦的投入相關領域的研究。不過萬事起頭難,當時沒錢也沒設備。多謝蘇老師的提攜,在他鼎力相助下,我終於建立了自己的實驗團隊。我最自豪的研究成果就是和許進恭教授和賴韋志教授一起合作開發的氮化鎵發光二極體一系列增加其輸出功率和提升效率的技術。在大家通力合作之下,我們也在南台灣建立了以成大人才為骨幹的氮化鎵LED技術團隊。團隊中的部份成員後來也在南科創業(元砷光電),將許多學術文章中的技術轉化為實質產品。在這些成果中最值得一提的就是使用穿隧接面將惱人的P-型氮化鎵表面反轉成n+型,並使用ITO透明電極使的p-n接面所放出的螢光不再被傳統金屬電極遮擋。如今,這種歐姆接觸技術已經被大量生產,並在商品化的氮化鎵藍光發光二極體中處處可見。除此之外,還有就是氮化鎵材料的UV光偵測器。我們將LED的長晶技巧應用在光偵測器,將其檢光效率和速度同時大幅提升。

張老師對現在的年輕人和我們學會有什麼建言和期許呢?

  現在的年輕學者所面臨的最大挑戰就是願意念博士班的學生越來越少,不過國科會也提供了許多機會來幫助年輕學者,例如說:愛因斯坦、哥倫布計畫、玉山學者、2030跨世代年輕學者方案。希望年輕人能夠把研究工作當作是一種興趣和人生志業,這樣不管在研究上遇到多少艱難險阻,都能夠保持熱情的勇於嘗試,永不輕言放棄。當研究獲得突破時,那種樂趣就會如同荒漠甘泉般的滋潤你的心靈。

        在學會方面,希望學會能夠除了有年底光電研討會的營收為主要收入外,也需要另闢財源,多角化經營,讓整個學會財務運作能夠更有餘裕。

 張老師平時除了研究外,有什麼興趣和嗜好呢?

  我最喜歡的運動就是游泳,比較不會有運動傷害。研究是長期的工作,建議大家都能養成持之以恆的運動習慣,以維持健康的身心。

張守進-2.jpg

張老師於日本工作時閒暇之餘出遊的照片

張守進-3.jpg

張老師於成大與其研究團隊的合影(2023.08)

|穿隧之光|專訪張守進教授