基板材料、半導体照明産業技術開発の基礎となります。異なる基板材料、別のエピタキシャル成長技術の必要性チップ処理技術、デバイスのパッケージング技術、基板材料は、半導体照明技術の開発を決定します。
基板材料の選択は、主に次の 9 つの面によって異なります。
良い構造特性、エピタキシャル材料と同一または類似の基板結晶構造、格子定数の不一致度は小さく、良い結晶欠陥密度が小さい
良好な界面特性、エピタキシャル材料核と強い密着性を助長しています。
化学的安定性が良い、温度のエピタキシャル成長におけるあり雰囲気は壊れやすいがダウンと腐食
良い熱的性能、良好な熱伝導率と熱抵抗を含む
上下構造良い導電性を作ることができます。
良好な光学性能、基板から放射される光によって生成される生地は小さい
良好な機械的特性、デバイス、間伐、研磨、切削などの加工が簡単
低価格
大きめサイズで、一般的に 2 インチの直径が必要です。
上記の 9 つの面に合わせて基板の選択は非常に難しい。したがって、現時点ではエピタキシャル成長技術の変化と処理半導体発光デバイスの研究・開発・生産の異なる基板上に適応する技術のデバイスを介してのみ。多く、窒化ガリウム基板は、生産、すなわちサファイア Al2O3 およびシリコン カーバイドの SiC 基板に使用することができますのみ 2 枚の基板があります。表 2-4 は、質的 5 基板窒化ガリウム育成のためのパフォーマンスを比較します。
基板材料の評価は、次の要因を考慮に入れなければなりません。
基板とエピタキシャル薄膜の構造: エピタキシャル材料と同一または類似した、格子定数の基板材料の結晶構造が合っていない小さく、良い結晶性、欠陥密度が低いです。
基板とエピタキシャル膜の熱膨張係数: 試合の熱膨張係数が非常に重要なエピタキシャル フィルム、基板材料の熱膨張係数差はのみに可能ではないです。エピタキシャル薄膜の品質が低下するが、またデバイスの作業プロセス、デバイスに被害をもたらした熱による
基板とエピタキシャル薄膜の化学的安定性: 基板材料がエピタキシャル成長温度でよい化学安定性、あるはずし、雰囲気は壊れやすいではないダウン、耐食性、化学反応できないためエピタキシャル薄膜エピタキシャル フィルムの品質が低下すると
材料の作製難易度とコストのレベル: 産業開発、基板材料の準備要件シンプルのニーズを考慮してコストことがあります。基板サイズは 2 インチです。
現在 gan 系 Led のためより多くの基板材料が現在すなわちサファイア、炭化珪素基板の実用化に向けて使用できる唯一の 2 つの基板があります。GaN、Si、酸化亜鉛基板などその他はまだ開発段階で、まだ工業化からいくつかの距離があります。
: 窒化ガリウム
GaN 成長に理想的な基板、GaN 単結晶の材料、大幅エピタキシャル膜の結晶性を向上させるため、転位密度を低減、デバイスのワーキング ・ ライフを向上させる、発光効率を向上させるため、装置を改良動作電流密度。しかし、GaN 単結晶の準備は非常に困難ですが、今のところ有効な方法はありません。
亜鉛酸化物:
酸化亜鉛は、2 つの非常に著しい類似点を持っているので基板上 GaN エピタキシャル候補になることされています。両方結晶構造が同じで、格子の認識は非常に小さい、禁制帯幅が近い (不連続値を持つバンドが小さい、接触障壁が小さい)。しかし、GaN エピタキシャル基板として ZnO の致命的な弱点は温度と GaN エピタキシャル成長の雰囲気で腐食を分解し、やすい。デバイス レベルと P 型ドーピングの問題が本当に解決されていない現時点では、ZnO 半導体光電子デバイスや高温電子デバイスの製造に使用できません主に材料の品質が届かない酸化亜鉛系半導体材料成長装置が正常に開発していないに適しています
Sサファイア:
最も一般的な GaN 成長用基板は、Al2O3 です。その利点は、よい化学安定性、可視光を吸収しない手頃な価格、比較的成熟した製造技術です。弱い熱伝導率デバイスは、小型の現在の仕事で公開されていない、十分に明らかではないが高電流デバイス問題の仕事の下の力は非常に顕著。
炭化ケイ素:
サファイアで広く使用される基板材料として siC GaN LED の商業生産のための第 3 の基板はありません。SiC 基板はよい化学安定性、良好な電気伝導性、熱伝導性、可視光を吸収しないが、価格が高すぎる、結晶の品質は、Al2O3 と Si を達成するために難しいように側面の欠如は非常に顕著なも良い、機械的処理のパフォーマンスが低下、また、380 の SiC 基板吸収 nm 以下の紫外線ライト、380 以下 UV Led の開発には適していない nm。半導体照明技術の重要な役割を果たしているので有益な伝導率や SiC 基板の熱伝導率があるのための電源型 GaN LED デバイスの放熱の問題を解決できます。
サファイアと比べると、SiC や GaN エピタキシャル薄膜格子整合が向上しました。また、SiC 青色発光特性があり、低抵抗材料、エピタキシャル薄膜の包装前にデバイスは完全にテスト基板材料競争力として SiC を強化するので、電極を作ることができます。基板とデバイスの構造を大幅に簡素化するエピタキシャル薄膜の高品質切断面を得ることが SiC の層状構造は簡単に切断され、以来しかし、その層状の構造であるため、同時にエピタキシャル膜欠陥の手順の数が多いを紹介します。
発光効率を達成するための目標は希望につながる効率的です、GaN 基板を介してだけでなく、低コストを実現する GaN 基板上の GaN の大きい区域、単一ランプ ハイパワー駆動技術の簡素化だけでなく、達成し、収量、します。向上させます。一度、半導体照明エジソンが発明した白熱電球と同じくらい現実、その意義となっています。一度基板とブレークスルーを達成するために他の主要なテクノロジ領域は、その工業化プロセスになります急速な発展。
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