氮化銦鎵（InGaN）是藍光LED的關鍵材料，最近有國際研究團隊發表有關氮化銦鎵薄膜中銦（Indium）含量受限的核心機制，該研究在今年一月刊載於期刊《Physical Review Materials》上。
為了讓III族氮化物LED發出RGB三原色中的紅光和綠光，通常會增加氮化銦鎵量子井（Quantum Wells）中的銦含量。不過最新的研究發現，以傳統方法銦含量並不能得出高效的紅光LED和綠光LED。
儘管綠光LED和雷射技術多有進展，研究人員還是無法克服氮化銦鎵中，銦濃度含量30%的極限問題，而且原因不明，無法斷定是受到生長環境影響還是基本因素限制。直到今年1月，德國、波蘭和中國研究員所組成的國際研究團隊對銦含量受限的問題作出解釋，並進一步說明此一局限的發生機制。
該研究指出，科學家為挑戰銦含量極限，於是在氮化鎵（GaN）上生長氮化銦（InN）單原子層，不過實驗結果顯示，銦的濃度含量一直停留在25% 到30%，而且無法繼續上升，這顯示銦含量受限並非受到環境影響，而是InN本身的限制機制。
研究人員使用先進的原子分辨透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）、反射式高能量電子繞射（Reflection High-Energy Electron Diffraction，RHEED）等方式來觀察，發現當銦含量達到25%時，氮化銦鎵單層呈現規律的排列分布，即銦單原子列和兩個鎵原子列交替排列。
經綜合推論計算後可以得知，原子排序會因特定的表面重建（surface reconstruction）而有所影響，銦原子並非與三個原子鍵結，而是鍵結四個相鄰的原子，這使得銦和氮原子之間產生了更強的化學鍵結，而這樣的特性使氮化銦鎵可以在更高溫的環境下生長，材料品質也更佳。不過，在該排序下的銦含量僅能達到25%，而這也是在一般增長條件下所無法克服的限制。
研究團隊中的Tobias Schulz 博士表示，銦含量的局限性導致氮化鎵銦無法激發出紅光和黃綠光，因此需要新的方法加以解決。（文/Annie Lin）
