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硅基氮化鎵在大功率LED的研發及產業化

編輯:admin 2014-06-25 14:53:00 瀏覽:1602  來源:

      日前,在廣州舉行的2013年LED外延芯片技術及設備材料最新趨勢專場中,晶能光電硅襯底LED研發副總裁孫錢博士向與會者做了題為“硅襯底氮化鎵大功率LED的研發及產業化”的報告,與同行一道分享了硅襯底大功率LED研發及產業化和大尺寸硅襯底LED技術的最新進展。

      在演講中,孫錢博士講到目前很重要的就是追求高性價比的LED。從外延的第一步開始來看襯底,藍寶石襯底占了10%的市場,技術成熟并且目前是市場的主流,但藍寶石襯底有散熱的問題,尺寸很難做到8-12寸,價格也比較貴,P面電流擴展差,對中國的LED產業發展也有很多現實的問題。

      而硅襯底有一些優勢,材料便宜,散熱系數好;難點就是有很高的缺陷密度,降低LED的光度。學術界希望把硅和氮化鎵整合在一起,但是有困難,主要困難是鎵與硅之間的大晶格失配。由于很高的缺陷密度,54%的熱膨脹系數,外延膜在降溫過程中產生裂紋。金屬架直接與硅襯底結束時會有化學回融反應。

      氮化鎵和硅整合在一起很困難,前面做了很多工作,比如硅襯底表面刻槽,氮化鎵超晶格緩沖層,這些可以實現無裂紋,這是基本可行的路線。晶格失配17%,這個會影響材料的性能,現在生產到4微米氮化鎵沒有裂紋,晶體質量與藍寶石平片襯底上的外延,硅上墊外延片彎曲度小于10微米。

      硅襯底是嶄新的導體,它是會吸收陽光分子,我們可以利用化學腐蝕掉,如果薄膜只有幾微米,我們就做金屬接觸反射。

      生產的數據,這是片內的波長標準偏差標準為1.3nm,波長范圍為4nm微米。硅襯底氮化鎵基LED外延片的翹曲度很小,2英寸硅襯底LED大多數在4-5微米左右,6英寸在10微米以下。

      2英寸硅襯底大功率LED量產硅4545芯片,平行裸芯光強500lm/W,反向漏電小于0.1uA,平行電壓3V,大多數波長在5nm內。硅襯底做LED便宜,而且物美,硅襯底大功率LED性能研發進展,2012年6月,2寸硅達到110lm/W,2013年1月達到140lm為/W。

      硅芯片和藍寶石的區別,藍寶石是透明襯底,硅襯垂直結構,白光出光均勻,容易配二次光學。硅襯底氮化鎵基LED直接白光芯片,熒光粉直涂白光芯片分布集中。

      下一步怎么做呢?是提高性能和降低價值。硅襯底倒裝波LED芯片,效率會更高、工藝會更好。6英寸硅襯底上氮化鎵基大功率LED研發,有望降低成本50%以上。

      目前已開發出6寸硅襯底氮化鎵基LED的外延及先進工藝技術,光效達到125lm/w,解決了制約裂紋和質量的問題,保證沒有漏電的問題。垂直結構LED芯片技術,在350mA下,45和55mil的硅襯底LED芯片分別達到140lm/w和150lm/W。

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