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LED技術(shù)知識(shí)分享:LED芯片的制作中襯底知識(shí)大全

作者: 時(shí)間:2013-11-23 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
以及硅襯底。其它諸如GaN、ZnO襯底還處于研發(fā)階段,離產(chǎn)業(yè)化還有一段距離。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/222038.htm

氮化鎵

用于GaN生長(zhǎng)的最理想襯底是GaN單晶材料,可大大提高外延膜的晶體質(zhì)量,降低位錯(cuò)密度,提高器件工作壽命,提高發(fā)光效率,提高器件工作電流密度。但是制備GaN體單晶非常困難,到目前為止還未有行之有效的辦法。

氧化鋅:

ZnO之所以能成為GaN外延的候選襯底,是因?yàn)閮烧呔哂蟹浅s@人的相似之處。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格識(shí)別度非常小,禁帶寬度接近(能帶不連續(xù)值小,接觸勢(shì)壘小)。但是,ZnO作為GaN外延襯底的致命弱點(diǎn)是在GaN外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中易分解和腐蝕。目前,ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來(lái)制造光電子器件或高溫電子器件,主要是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和P型摻雜問(wèn)題沒(méi)有得到真正解決,適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的設(shè)備尚未研制成功。

藍(lán)寶石:

用于GaN生長(zhǎng)最普遍的襯底是Al2O3.其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好,不吸收可見(jiàn)光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟。導(dǎo)熱性差雖然在器件小電流工作中沒(méi)有暴露明顯不足,卻在功率型器件大電流工作下問(wèn)題十分突出。

碳化硅:

SiC作為襯底材料應(yīng)用的廣泛程度僅次于藍(lán)寶石,目前中國(guó)的晶能光電的江風(fēng)益教授在Si襯底上生長(zhǎng)出了可以用來(lái)商業(yè)化的LED外延片。 Si襯底在導(dǎo)熱性、穩(wěn)定性方面要優(yōu)于藍(lán)寶石,價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于藍(lán)寶石,是一種非常有前途的襯底。SiC襯底有化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電性能好、導(dǎo)熱性能好、不吸收可見(jiàn)光等,但不足方面也很突出,如價(jià)格太高,晶體質(zhì)量難以達(dá)到Al2O3和Si那么好、機(jī)械加工性能比較差,另外,SiC襯底吸收380納米以下的紫外光,不適合用來(lái)研發(fā)380納米以下的紫外LED.由于SiC襯底有益的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能,可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問(wèn)題,故在半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域占重要地位。

同藍(lán)寶石相比,SiC與GaN外延膜的晶格匹配得到改善。此外,SiC具有藍(lán)色發(fā)光特性,而且為低阻材料,可以制作電極,使器件在包裝前對(duì)外延膜進(jìn)行完全測(cè)試成為可能,增強(qiáng)了SiC作為襯底材料的競(jìng)爭(zhēng)力。由于SiC的層狀結(jié)構(gòu)易于解理,襯底與外延膜之間可以獲得高質(zhì)量的解理面,這將大大簡(jiǎn)化器件的結(jié)構(gòu);但是同時(shí)由于其層狀結(jié)構(gòu),在襯底的表面常有給外延膜引入大量的缺陷的臺(tái)階出現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)發(fā)光效率的目標(biāo)要寄希望于GaN襯底的LED,實(shí)現(xiàn)低成本,也要通過(guò)GaN襯底導(dǎo)致高效、大面積、單燈大功率的實(shí)現(xiàn),以及帶動(dòng)的工藝技術(shù)的簡(jiǎn)化和成品率的大大提高。半導(dǎo)體照明一旦成為現(xiàn)實(shí),其意義不亞于愛(ài)迪生發(fā)明白熾燈。一旦在襯底等關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得突破,其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將會(huì)取得長(zhǎng)足發(fā)展。


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