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硅衬底上GaN基LED的研发发展

来源:http://lrbqc.cn 责任编辑:环亚ag88手机版 更新日期:2018-10-08 18:14

  硅衬底上GaN基LED的研发发展

  摘要:在硅衬底上处延GaN,供给了一种新的技能渠道,能够加快氮化镓在光电子和微电子方面的运用进一步扩展。本文介绍在硅衬底上GaN基发光二极管研发方面的发展。

  Ⅲ 族氮化物半导体资料广泛用于紫、蓝、绿和白光发光二极管,高密度光学存储用的紫光激光器,紫外光探测器,以及高功率高频电子器材。可是由于缺少适宜的衬底,现在高质量的GaN膜一般都成长在蓝宝石或SiC衬底上,可是这两种衬底部都比较贵重,尤其是碳化硅,并且尺度都比较小。蓝宝石还有硬度极高和不导电的缺陷。为战胜上述缺陷,人们在用硅作衬底成长GaN方面一向不断地进行探究。由于GaN资料的电荧光对晶体缺陷并不灵敏,因而人们预期在Si衬底上异质外延成长Ⅲ族氮化物发光器材在下降本钱方面具有显着的技能优势。

  人们还等待运用Si衬底往后还有可能将光发射器与硅电子学集成起来,将加快和扩展氮化镓在光电子和微电子方面的运用。

  一、用硅作GaN LED衬底的优缺陷

   用硅作GaN发光二极管(LED)衬底的长处首要在于LED的制作本钱将大大下降。这是不只由于Si衬底自身的价格比现在运用的蓝宝石和SiC衬底廉价许多,并且能够运用比蓝宝石和SiC衬底的尺度更大的衬底(例如运用4英寸的Si片衬底)以进步MOCVD的利用率,然后进步管芯产率。Si和SiC衬底相同,也是导电衬底,电极能够从管芯的两边引出,而不用象不导电的蓝宝石那样有必要都从一侧引出,这样不光能够削减管芯面积还能够省去对GaN外延层的干法腐蚀过程。一起由于硅的硬度比蓝宝石和SiC低,因而运用LSI加工中运用的通用切开设备就能够切出LED芯片,节省了管芯生产本钱。此外,由于现在 CaAs工业正从4英寸过渡到6英寸,筛选下来的4英寸工艺线,正好能够用在硅衬底的GaNLED生产上。据日本Sanken电气公司的估量运用硅衬底制作蓝光GaNLED的制作本钱将比蓝宝石衬底和SiC衬底低90%,预期在需求低功率发射器方面将取得运用。

  可是与蓝宝石和SiC比较,在Si衬底上成长GaN更为困难。由于这两者之间的热失配和晶格失配更大。硅与GaN的热膨胀系数差别将导致GaN膜呈现龟裂,晶格常数差会在 GaN外延层中形成高的位错密度。GaNLED还能够由于Si与GaN之间有0.5V的异质势垒而使敞开电压升高以及晶体完整性差形成P-型掺杂功率低,导致串联电阻增大。运用Si衬底的另一晦气之处是,日本东芝照明技能公司拟封闭国内,硅吸收可见光会下降LED的外量子功率。尽管如此自1998年以来在硅上氮化镓LED方面现已取得了不少令人兴奋的成果。

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