Trägermaterial ist der Grundstein des Halbleiters Beleuchtung Industrie-Technologie-Entwicklung. Verschiedenen Trägermaterialien, die Notwendigkeit für verschiedene epitaktische Wachstum Technologie, chip Verfahrenstechnik und Verpackung Gerätetechnik, das Trägermaterial bestimmt die Entwicklung der Halbleitertechnik Beleuchtung.
Die Wahl des Substratmaterials hängt hauptsächlich von den folgenden neun Aspekte:
Gute Strukturmerkmale, epitaktische Material und die Substrat-Kristallstruktur des gleichen oder ähnlichen, Gitter konstante Diskrepanz ist klein, gut Kristallinität, Defektdichte ist klein
Gute Schnittstelle Eigenschaften, ist förderlich für epitaktische Material Keimbildung und starke Haftung
Chemische Stabilität eignet sich das epitaktische Wachstum der Temperatur und Atmosphäre ist nicht leicht zu brechen unten und Korrosion
Gute thermische Leistung, einschließlich gute Wärmeleitfähigkeit und thermische Beständigkeit
Gute Leitfähigkeit, kann nach oben und unten Struktur erfolgen
Gute optische Leistung, ist der Stoff hergestellt durch das Licht durch das Substrat klein
Gute mechanische Eigenschaften, einfache Verarbeitung des Geräts, einschließlich Ausdünnung, Polieren und schneiden
Niedrigen Preis
Großformat, erfordert in der Regel einen Durchmesser von nicht weniger als 2 Zoll
Die Wahl des Substrats zu die oben genannten neun Aspekten gerecht zu werden ist sehr schwierig. Daher zur Zeit nur durch die epitaktische Wachstum Technologieänderungen und Gerät Verfahrenstechnik zur Anpassung an unterschiedliche Substrate auf lichtemittierende Vorrichtung Halbleiterforschung, Entwicklung und Produktion. Es gibt viele Substrate für Galliumnitrid, aber es gibt nur zwei Substrate, die für Produktion, nämlich Saphir Al2O3 und Silizium-Karbid SiC Substrate verwendet werden können. Tabelle 2-4 vergleicht qualitativ die Leistung der fünf Substrate für Gallium-Nitrid Wachstum.
Bewertung des Substratmaterials muss folgenden Faktoren berücksichtigt:
Die Struktur des Untergrunds und das epitaktische Film Match: das epitaktische Material und das Substrat Material Kristallstruktur von der gleichen oder ähnlichen, Gitterkonstante mismatch-kleinen, guten Kristallinität, Defektdichte ist gering;
Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Substrats und das epitaktische Film Match: der thermische Ausdehnungskoeffizient des Spiels ist sehr wichtig, epitaktische Film und das Trägermaterial in der thermische Expansion Koeffizient Unterschied ist nicht nur möglich, reduzieren Sie die Qualität der epitaktische Film, aber auch im Gerät arbeiten Sie Prozess durch Hitze verursachte Schäden am Gerät;
Die chemische Stabilität des Untergrunds und das epitaktische Film Match: Substratmaterial müssen gute chemische Beständigkeit in der epitaktische Wachstum Temperatur und Atmosphäre ist nicht leicht zu brechen unten und Korrosion, kann nicht wegen der chemischen Reaktion mit dem epitaktische Film um die Qualität der epitaktische Film zu reduzieren;
Vorbereitung des Materials der Schwierigkeitsgrad und die Höhe der Kosten: unter Berücksichtigung der Bedürfnisse der industriellen Entwicklung, Substrat Materialvorbereitung Anforderungen einfach, sollten die Kosten nicht hoch sein. Die Substratgröße ist in der Regel nicht weniger als 2 Zoll.
Derzeit gibt es mehr Trägermaterialien für GaN-basierten LEDs, aber derzeit gibt es nur zwei Substrate, die für die Vermarktung, nämlich Saphir und Siliziumkarbid-Substraten verwendet werden können. Andere wie GaN, Si, ZnO Substrat ist noch in der Entwicklungsphase, gibt es noch einiger Entfernung von der Industrialisierung.
Gallium-Nitrid:
Der ideale Untergrund für das Wachstum von GaN ist GaN Einkristall Material, das kann erheblich verbessern die Kristallqualität epitaktische Film, reduzieren die Versetzungsdichte, verbessern Sie die Lebensdauer des Gerätes, verbessert die Lichtausbeute und das Gerät Stromdichte zu arbeiten. Die Vorbereitung der GaN Einkristall ist jedoch sehr schwierig, bisher gibt es keine wirksame Methode.
Zinkoxid:
ZnO ist GaN epitaktische Kandidat Substrat werden gelungen, weil die beiden eine sehr auffallende Ähnlichkeit haben. Sowohl Kristallstrukturen sind die gleichen, die Gitter-Anerkennung ist sehr klein, die verbotene Bandbreite liegt in der Nähe (Band mit diskontinuierlichen Wert ist klein, Kontakt Barriere ist klein). Die fatale Schwäche des ZnO als Substrat epitaktischen GaN ist jedoch leicht zu zerlegen und bei der Temperatur und der Atmosphäre von GaN epitaktische Wachstum korrodieren. Derzeit ZnO Halbleiter-Materialien nicht können, zur Herstellung von optoelektronischen Geräten oder Hochtemperatur-elektronische Geräte verwendet werden, erreicht vor allem die Qualität des Materials nicht der Geräteebene und P-Typ-doping Probleme nicht wirklich gelöst worden sind, geeignet für ZnO-basierte Halbleiter-materielles Wachstum-Ausrüstung noch nicht erfolgreich entwickelt hat.
Saphir:
Das am häufigsten verwendete Substrat für das Wachstum von GaN ist Al2O3. Seine Vorteile sind gute chemische Beständigkeit, keine sichtbaren Lichts absorbieren erschwinglich, Fertigungstechnik ist relativ ausgereift. Schlechte Wärmeleitfähigkeit obwohl das Gerät nicht in die kleinen aktuelle Arbeit ausgesetzt ist ist nicht offensichtlich genug, aber in der Kraft des Hochstrom-Gerät unter der Arbeit des Problems ist sehr prominent.
Silizium-Karbid:
SiC als Substratmaterial am meisten benutzt in der Saphir, ist kein drittes Substrat für die kommerzielle Produktion von GaN-LED. SiC Substrat hat gute chemische Beständigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit, gute Wärmeleitfähigkeit, sichtbares Licht nicht absorbieren, sondern der Mangel an Aspekten ist auch sehr prominent, wie der Preis ist zu hoch, die Kristallqualität ist schwer zu Al2O3 und Si so erreichen gute, mechanische Verarbeitungsleistung ist schlecht, darüber hinaus SiC Substrat Absorption von 380 nm unter dem UV Licht, nicht geeignet für die Entwicklung von UV-LEDs unterhalb 380 nm. Aufgrund der vorteilhaften Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit des SiC Substrat kann es das Problem der Wärmeabfuhr des Power-Typ GaN-LED-Gerät lösen, so dass es eine wichtige Rolle in der Halbleitertechnik Beleuchtung spielt.
Verglichen mit Saphir, ist SiC und GaN epitaktische Film Gitter verbessert. Darüber hinaus SiC hat eine blau leuchtende Eigenschaften und einen geringen Widerstand Material, Elektroden, machen können, so dass das Gerät vor der Verpackung des epitaktischen Films vollständig getestet wurde, um die SiC als ein Substrat Material Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern. Da die Schichtstruktur der SiC leicht gespalten ist, erhalten eine hohe Oberflächenqualität Spaltung zwischen dem Substrat und der epitaktische Film, der vereinfacht den Aufbau des Gerätes; aber zur gleichen Zeit, aufgrund seiner Schichtstruktur der epitaktische Film stellt eine große Anzahl von defekten Schritte.
Lichtausbeute zu erreichen soll für den GaN des Substrats GaN, niedrige Kosten, sondern auch durch das GaN-Substrat zu einer effizienten, führen zu erreichen hoffen großflächige, Einzelleuchte hohe Leistung zu erzielen, sowie angetriebene Technologie Vereinfachung und Ertrag zu verbessern. Sobald die Halbleiter-Beleuchtung Wirklichkeit, seine Bedeutung geworden ist, so viel wie Edison Glühlampe erfand. Einmal wird der Industrialisierungsprozess in das Substrat und anderen Schlüsseltechnologien, einen Durchbruch zu erzielen, rasante Entwicklung erfolgen.
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