LED外延片衬底进行材料科学小常识
LED外延片衬底进行材料科学小常识
基板材料是半导体照明产业技术发展的基石.. 需要不同的衬底材料、不同的外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术。LED导光板它是将溶融的成形材料以高压的方式填充到封闭的模具内,这就要求导光板与微结构在射出成型中同步完成,同时模具必须制作得相当坚固,因而模具价格也相当昂贵,因此必须大量生产以便与高价的模具费用互相扣抵。单面微结构阵列导光板一般采用射出成型的制作工艺,它的底部纹理结构可以是微小透镜形状,微圆球形或是四面体角锥棱镜形状等。户外亮化导光板灯利用光学级亚克力板材吸取从灯发出来的光在光学级亚克力板材表面的停留,当光线射到各个导光点时,反射光会往各个角度扩散,然后破坏反射条件由导光板正面射出。LED灯板有效地利用了周围小点密集反射,中间大点的“绞边”功能,完全没有暗纹和“黑洞”。而且可以制作特殊效果。 衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线。
衬底材料的选择主要取决于以下九个方面:
结构设计特性好,外延进行材料与衬底的晶体内部结构具有相同或相近、晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷以及密度小
界面特性好,有利于外延材料成核且黏附性强
化学稳定性好,在外延生长的温度和气氛中不容易分解和腐蚀
热学性能好,包括具有导热性好和热失配度小
导电性好,可由上下结构组成
良好的光学性能,由所述装置发射的光被基板制成小吸收
机械设备性能好,器件结构容易进行加工,包括减薄、抛光和切割等
价格低廉
大尺寸,直径一般不小于2英寸
选择基板,以满足上述九个领域是非常困难的。因此,目前只以容纳半导体光通过调节开发和生产过程的变化和器件的外延生长技术发射在不同基材上的设备。在研究中使用多个氮化镓衬底材料,但是现在可以用来仅产生两个基板,即,蓝宝石和碳化硅SiC衬底氧化铝。表2-4对五种生长的GaN衬底的材料特性的优劣进行定性比较。
评价衬底材料我们必须通过综合考虑下列因素:
衬底与外延膜的结构匹配:外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相似,晶格常失配小,结晶性能好,缺陷密度低;
在衬底和外延膜匹配的热膨胀系数:相匹配的热膨胀系数是非常重要的,外延膜与基板材料相差太多可能不仅造成热膨胀系数的外延膜的品质劣化,而且在该装置在操作期间,由于发热引起的对设备的损害;
衬底与外延膜的化学结构稳定性进行匹配:衬底材料必须要有好的化学药物稳定性,在外延生长的温度和气氛中不易发生分解和腐蚀,不能同时因为与外延膜的化学物质反应使外延膜质量水平下降;
材料制备的难易程度和成本:考虑到工业发展的需要,基材制备简单,成本不宜很高.. 基板尺寸一般不小于2英寸。
电流更GaN基LED基板材料,可以使用的基板,但只有两个是目前市售的,即,蓝宝石和碳化硅衬底。其他,例如GaN,硅,ZnO基板仍处于开发阶段,有一些距离从行业程。
氮化镓:
用于GaN生长的最理想衬底是GaN单晶材料,可大大提高企业外延膜的晶体产品质量,降低位错密度,提高电子器件进行工作使用寿命,提高自己发光技术效率,提高器件研究工作产生电流密度。但是我们制备GaN体单晶非常重要困难,到目前为止还未有行之有效的办法。
氧化锌:
ZnO由于其惊人的相似性,可以成为GaN外延的候选衬底。