未来紫光LED晶片将成LED照明研究重点■电气论文.doc

未来紫光LED晶片将成LED照明研究重点■电气论文.doc未来紫光LED晶片将成LED照明研究重点■电气论文
未来紫光LED晶片将成LED照明硏究重点
上世纪末，半导体照明开始出现并快速发展，其中一个核心前提是蓝 光GaN基发光材料的生长和器件结构的制备，而未来材料和器件结构技术的水 平也终将决定半导体照明技术的高度。就GaN基材料及器件衍生岀设备、源材 料、器件设计、芯片技术、芯片应用等五大部分进行分析。
设备
在当前无法制备大块G a 化学气相沉积设备仍是GaN材料异质外延最关键设备。当前商用MOCVD设备 市场主要由国际两大巨头掌握，在此局面我国MOCVD仍取得较大发展,并且 出现48片机。
但我们仍需要认识到国内MOCVD的缺点。
对于MOCVD z 一般而言，研究型设备的重点是温度控制,商业化设备 是均匀性、重复性等。在低温下，可以生长高In组分InGaN ,适合氮化物体 系材料在橙黄光、红光、红外等长波长的应用，使氮化物应用涵盖整个白光领域; 而在1200°C-1500°C高温下z可以生长高AI组分的AIGaN，使得氮化物应用 扩展到紫外领域和功率电子器件领域,应用范围获得更大的扩展。
目前国外已经具有1600°C高温MOCVD设备，可制备岀高性能紫外
LED和功率器件。我国MOCVD仍需长期发展，扩大MOCVD的温度控制范围; 对于商用设备不仅要提高性能，更要保证均匀性和规模化。
源材料
源材料主要包括各种气体材料、金属有机物材料、基板材料等。其中, 基板材料是重中之重,直接制约外延薄膜质量。目前,GaN基LED的衬底越来
越多元化，SiC、Si以及GaN等衬底技术逐步提高，部分衬底从2英寸向3英 寸、4英寸甚至6英寸、8英寸等大尺寸发展。但综合来看，当前性价比最高的 仍是蓝宝石;SiC性能优越但价格昂贵;Si衬底的价格、尺寸优势以及与传统集成 电路技术衔接的诱惑使得Si衬底仍然是当下最有前景的技术路线之一。
GaN衬底仍需在提高尺寸和降低价格方面下功夫,以便未来在高端绿光 激光器和非极性LED应用方面大显身手;金属有机物材料从依赖进口到自主生 产，有了很大的进展;其他气体材料也取得长足进步。总之，我国在源材料领域 获得很大发展。
外延，即器件结构的获得过程，是最具有技术含量的工艺步骤,直接决
走LED的内量子效率。目前半导体照明芯片绝大多数采用多量子阱结构,具体 技术路线往往受制于衬底材料。而蓝宝石衬底普遍采用图形衬底(PSS)技术，降 低外延薄膜的为错密度提高内量子效率，同时也提高光的岀取效率。未来PSS 技术仍是重要的衬底技术，且图形尺寸逐渐向纳米化方向发展。
而利用GaN同质衬底可以采取非极性面或半极性面外延生长技术,部 分消除极化电场引起的量子斯塔克效应，在绿光、黄绿光、红橙光GaN基LED 应用方面具有非常重要的意义。另外，当前的外延普遍是制备单发光波长量子阱, 采用适当外延技术，可以制备多波长发射的LED ,即单芯片白光LED ,这也是 很有前景的技术路线之一。
其中,具有代表性的如用InGaN量子阱中相分离，实现了高In组分
InGaN黄光量子点和蓝光量子阱组合发岀白光。此外z还有利用多重量子阱发
光实现宽光谱发光模式,以此实现单芯片白光输出，但是该白光的显色指数还 比较低。无萤光粉单芯片