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LED芯片 16 种衬底、外延及芯片结构剖析

时间:2018-09-09编辑: admin 点击率:

  LED芯片 16 种衬底、外延及芯片结构剖析

  近几年LED技能发展迅速,获得衬底、外延及芯片核心技能突破性发展。

  1、图形化衬底

  LED外延现阶段遍及运用图形化衬底(PSS),PSS现在分为微米级PSS和纳米级nPSS,微米级PSS有各种形状图形,图形高度一般1.1~1.6μm,园直径2.5~3μm,周期约4μm,选用光微投影及电浆干式蚀刻技能,一般可进步光效30~40%。nPSS一般选用纳米压印技能,图形巨细约260nm,周期约460nm,一般可进步光效70%左右。

  (1)nPSS衬底

  对纳米模板及衬底平行度要求严苛,nPSS长处:LED更高发光功率,均匀性更好,本钱低。如在蓝宝石衬底上用纳米压印光刻获周期为450nm园孔的六角形阵列,使绿光LED输出光功率是本来的三倍。

  (2)纳米柱PSS

  英国塞伦公司的新技能,在蓝宝石衬底上选用共同的纳米光刻技能,构成外表的纳米柱,在此衬底上外延成长可缓解应力85%,然后大起伏削减缺点,可进步发光亮度达80~120%,LED光效的产业化水平达200lm/w,并改进Droop效应,衰减减缓约30%。

  小结:PSS能较大进步LED发光功率,特别是纳米级nPSS能更大进步LED发光功率,PSS是现阶段LED核心技能的发展趋势。对PSS在降低本钱方面有不同观点。

  2、同质衬底

  同质衬底是以GaN作衬底,成长GaN衬底有多种办法,一般选用HVPE(氢化物气相外延)或钠流法,出产GaN衬底要很好处理残留应力和外表粗糙问题,衬底厚度约400~500μm,现可产业化。GaN衬底的长处:位错密度低(105~106个/cm2),内量子功率可达80%以上,成长时间短约2小时,节约很多原材料,可大起伏降低本钱。

  (1)完成高亮度LED

  丰田组成选用c面GaN衬底成长LED芯片,其面积为1mm2,可完成400lm光通量。

  (2)HVPE成长GaN衬底产业化

  三菱化学、住友电工、日立电线等公司选用HVPE法成长GaN衬底,厚度450μm左右,位错密度(106~107个/cm2),三菱化学近期宣告可提供6″GaN衬底,并方案2015年将本钱降至现在的十分之一。东莞中镓(北大)可批量出产GaN衬底。

  (3)进步内量子功率

  日本碍子公司选用钠流法成长GaN衬底,低缺点密度,内量子功率达90%,在200mA下,其光效达200lm/w,可提供4″GaN衬底,正在加快开发低缺点的6″衬底。

  (4)大尺度GaN衬底

  住友电工和Soitec合作开发4″和6″GaN衬底,选用晶园制造技能和智能剥离层搬运技能出产超薄高品质GaN衬底,具有低缺点密度,并宣告可提供GaN衬底。

  (5)LiGaO2衬底

  华南理工大学研发在LiGaO2衬底上选用激光分子束外延成长非极性GaN衬底,厚度2μm,作为复合衬底成长GaN芯片,要求达到位错密度为1×106/cm2,内量子功率85%,变换功率为65%。

  (6)获奖产品

  美国Soraa公司选用中村修二的GaN-on-GaN技能制造LED代替灯,被SVIPLA评为曩昔30年半导体材料科学获得最重要成果之一。其LED晶体完整性进步1000多倍,使每盏灯运用一个LED器材成为可能。

  小结:选用GaN-on-GaN同质衬底成长LED,其缺点密度达(105~106/cm2),可极大进步LED发光功率,并且加大电流密度时Droop不明显,使一般照明完成选用单芯片LED光源,将LED核心技能面向新台阶。用中村修二的话来小结:咱们信任有了GaN-on-GaNLED,咱们现已真实地谱写了LED技能新篇章,即LED2.0版。

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