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硅基氮化镓在大功率LED的研发及产业化

编辑:admin 2014-06-25 14:53:00 浏览:1156  来源:

      日前,在广州举行的2013年LED外延芯片技术及设备材料最新趋势专场中,晶能光电硅衬底LED研发副总裁孙钱博士向与会者做了题为“硅衬底氮化镓大功率LED的研发及产业化”的报告,与同行一道分享了硅衬底大功率LED研发及产业化和大尺寸硅衬底LED技术的最新进展。

      在演讲中,孙钱博士讲到目前很重要的就是追求高性价比的LED。从外延的第一步开始来看衬底,蓝宝石衬底占了10%的市场,技术成熟并且目前是市场的主流,但蓝宝石衬底有散热的问题,尺寸很难做到8-12寸,价格也比较贵,P面电流扩展差,对中国的LED产业发展也有很多现实的问题。

      而硅衬底有一些优势,材料便宜,散热系数好;难点就是有很高的缺陷密度,降低LED的光度。学术界希望把硅和氮化镓整合在一起,但是有困难,主要困难是镓与硅之间的大晶格失配。由于很高的缺陷密度,54%的热膨胀系数,外延膜在降温过程中产生裂纹。金属架直接与硅衬底结束时会有化学回融反应。

      氮化镓和硅整合在一起很困难,前面做了很多工作,比如硅衬底表面刻槽,氮化镓超晶格缓冲层,这些可以实现无裂纹,这是基本可行的路线。晶格失配17%,这个会影响材料的性能,现在生产到4微米氮化镓没有裂纹,晶体质量与蓝宝石平片衬底上的外延,硅上垫外延片弯曲度小于10微米。

      硅衬底是崭新的导体,它是会吸收阳光分子,我们可以利用化学腐蚀掉,如果薄膜只有几微米,我们就做金属接触反射。

      生产的数据,这是片内的波长标准偏差标准为1.3nm,波长范围为4nm微米。硅衬底氮化镓基LED外延片的翘曲度很小,2英寸硅衬底LED大多数在4-5微米左右,6英寸在10微米以下。

      2英寸硅衬底大功率LED量产硅4545芯片,平行裸芯光强500lm/W,反向漏电小于0.1uA,平行电压3V,大多数波长在5nm内。硅衬底做LED便宜,而且物美,硅衬底大功率LED性能研发进展,2012年6月,2寸硅达到110lm/W,2013年1月达到140lm为/W。

      硅芯片和蓝宝石的区别,蓝宝石是透明衬底,硅衬垂直结构,白光出光均匀,容易配二次光学。硅衬底氮化镓基LED直接白光芯片,荧光粉直涂白光芯片分布集中。

      下一步怎么做呢?是提高性能和降低价值。硅衬底倒装波LED芯片,效率会更高、工艺会更好。6英寸硅衬底上氮化镓基大功率LED研发,有望降低成本50%以上。

      目前已开发出6寸硅衬底氮化镓基LED的外延及先进工艺技术,光效达到125lm/w,解决了制约裂纹和质量的问题,保证没有漏电的问题。垂直结构LED芯片技术,在350mA下,45和55mil的硅衬底LED芯片分别达到140lm/w和150lm/W。

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