Tæknilegar meginreglur og ferli LED epitaxial wafers

Af virkni LED ljósa er ljóst að epitaxial skífuefnið er kjarninn í LED ljósum. Reyndar eru lykil ljósfræðilegir breytur eins og bylgjulengd, birta og framspenna að miklu leyti ákvörðuð af epitaxial efninu. Epitaxial skífutækni og búnaður eru mikilvægir fyrir framleiðsluferlið, þar sem málm-lífræn efnagufuútfelling (MOCVD) er aðal aðferðin til að rækta þunn einkristalla lög af III-V, II-VI efnasamböndum og málmblöndum þeirra. Hér að neðan eru nokkrar framtíðarþróanir í LED epitaxial skífutækni.

1. Umbætur á tveggja þrepa vaxtarferli

Eins og er notar atvinnuframleiðsla tveggja þrepa vaxtarferli, en fjöldi undirlaga sem hægt er að hlaða í einu er takmarkaður. Þó að 6-skífukerfi séu þroskuð, eru vélar sem meðhöndla um 20 skífur enn í þróun. Aukinn fjöldi skífa leiðir oft til ófullnægjandi einsleitni í epitaxial lögum. Framtíðarþróun mun beinast að tveimur áttum:

• Að þróa tækni sem gerir kleift að hlaða fleiri undirlagi í eitt hvarfhólf, sem gerir þau hentugri til stórfelldrar framleiðslu og kostnaðarlækkunar.
• Að þróa mjög sjálfvirkan, endurtekningarhæfan búnað fyrir eina skífu.

2. Hýdríð gufufasa epitaxía (HVPE) tækni

Þessi tækni gerir kleift að vaxa þykkar filmur með lága tilfærsluþéttleika hratt, sem geta þjónað sem undirlag fyrir homoepitaxial vöxt með öðrum aðferðum. Að auki geta GaN filmur sem aðskildar eru frá undirlaginu orðið valkostur við GaN einkristalla flísar í lausu. Hins vegar hefur HVPE galla, svo sem erfiðleika við nákvæma þykktarstjórnun og ætandi hvarfgas sem hindra frekari umbætur á hreinleika GaN efnisins.

Si-dópað HVPE-GaN

(a) Uppbygging HVPE-GaN hvarfefnis með kísilblöndu; (b) Mynd af 800 μm þykku HVPE-GaN með kísilblöndu;

(c) Dreifing frjálsrar flutningsþéttni meðfram þvermáli Si-dópaðs HVPE-GaN

3. Sértækur epitaxialvöxtur eða tækni fyrir hliðar-epitaxialvöxt

Þessi aðferð getur dregið enn frekar úr þéttleika tilfærslu og bætt gæði kristalanna í GaN epitaxial lögum. Ferlið felur í sér:

• Að setja GaN lag á viðeigandi undirlag (safír eða SiC).
• Að setja fjölkristallað SiO₂ grímulag ofan á.
• Notkun ljósþrykks og etsunar til að búa til GaN glugga og SiO₂ grímuræmur.Við síðari vöxt vex GaN fyrst lóðrétt í gluggunum og síðan lárétt yfir SiO₂ ræmurnar.

GaN-á-safír-skífu frá XKH

4. Pendeo-Epitaxy tækni

Þessi aðferð dregur verulega úr grindargöllum sem orsakast af grindar- og hitamisræmi milli undirlagsins og epitaxiallagsins, sem eykur enn frekar gæði GaN kristalla. Skrefin fela í sér:

• Að rækta GaN epitaxiallag á viðeigandi undirlagi (6H-SiC eða Si) með tveggja þrepa ferli.
• Framkvæma sértæka etsun á epitaxiallaginu niður að undirlaginu, og búa til til skiptis súlu- (GaN/buffer/undirlag) og skurði.
• Að vaxa viðbótar GaN lög, sem teygja sig út frá hliðarveggjum upprunalegu GaN súlnanna, sem hanga yfir skurðunum.Þar sem engin gríma er notuð kemur þetta í veg fyrir snertingu milli GaN og grímuefna.

GaN-á-sílikon skífa frá XKH

5. Þróun á stuttbylgju UV LED epitaxial efnum

Þetta leggur traustan grunn að útfjólubláum, fosfór-örvuðum hvítum LED-perum. Hægt er að örva margar afkastamiklar fosfórperur með útfjólubláu ljósi, sem býður upp á meiri ljósnýtni en núverandi YAG:Ce kerfi, og bætir þannig afköst hvítra LED-pera.

6. Fjölkvantumbrunns (MQW) flísartækni

Í MQW-byggingum eru mismunandi óhreinindi bætt við meðan ljóslagið vöxtur til að búa til mismunandi skammtabrunna. Endurröðun ljóseinda sem sendar eru frá þessum brunnum framleiðir hvítt ljós beint. Þessi aðferð bætir ljósnýtni, dregur úr kostnaði og einfaldar pökkun og rafrásastýringu, þó hún feli í sér meiri tæknilegar áskoranir.

7. Þróun „Photon endurvinnslu“ tækni

Í janúar 1999 þróaði japanska fyrirtækið Sumitomo hvíta LED-peru úr ZnSe-efni. Tæknin felst í því að rækta þunna CdZnSe-filmu á ZnSe-einkristalls undirlagi. Þegar hún er rafvædd gefur filman frá sér blátt ljós, sem hefur samskipti við ZnSe undirlagið til að framleiða viðbótargult ljós, sem leiðir til hvíts ljóss. Á sama hátt setti ljósmyndunarrannsóknarmiðstöð Boston-háskóla AlInGaP hálfleiðaraefnasamband á bláa GaN-LED til að mynda hvítt ljós.

8. LED epitaxial wafer ferlisflæði

① Framleiðsla á epitaxial skífum:
Undirlag → Burðarvirki → Vöxtur stuðpúðalags → Vöxtur N-gerð GaN lags → Vöxtur MQW ljósgeislunarlags → Vöxtur P-gerð GaN lags → Glæðing → Prófun (ljósljómun, röntgengeislun) → Epítaksísk skífa

② Flísframleiðsla:
Epitaxial skífa → Hönnun og smíði gríma → Ljósmyndun → Jónetsun → N-gerð rafskaut (útfelling, glæðing, etsun) → P-gerð rafskaut (útfelling, glæðing, etsun) → Teningaskurður → Flísaskoðun og flokkun.

GaN-á-SiC skífu ZMSH