联系方式CONTACT 

当前位置: 主页 > 公司公告 >

www.d88.com

尊龙人生就是博深度比照半导体照明三条首要技能道路

来源:http://www.xyhngf.com 责任编辑:www.d88.com 更新日期:2018-08-13 23:15

  深度比照半导体照明三条首要技能道路

  在LED的制备过程中,上游的衬底资料是决议LED色彩、亮度、寿数等功能指标的首要要素。衬底资料外表的粗糙度、热膨胀系数、热传导系数、极性的影响、外表的加工要求以及与外延资料间晶格间是否匹配,这些要素与高亮度LED的发光功率与稳定性密切相关。因而,衬底资料是半导体照明工业技能开展的柱石,衬底资料的技能道路必然会影响整个工业的技能道路,是整个工业链的要害。

  现在半导体照明首要有三条技能道路,别离是以日本日亚化学为代表的蓝宝石衬底LED技能道路、以美国CREE为代表的碳化硅衬底LED技能道路,以及以我国晶能光电为代表的硅衬底LED技能道路。2016年1月8日,南昌大学联合晶能光电的江风益团队“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”技能项目取得2015年度国家科学技能奖技能创造类仅有的一等奖,LED业界我国芯的愿望再次被激起。硅衬底技能项目的获奖,阐明硅衬底已被国家证明可行,并已提升到国家战略层面。硅衬底或将迎来规模化的商业运用。

  

  

  

图1 LED各种衬底资料的商场占有率(数据来历:YOLE,中信建投证劵研讨开展部)

  蓝宝石(Al2O3)衬底

  2014 年10 月7 日瑞典皇家科学院宣告:赤崎勇、天野浩和中村修二因创造“高效蓝色发光二极管”取得2014 年诺贝尔物理学奖。这3 位科学家的突出贡献在于,1993年他们突破了在蓝宝石衬底上制备高光效GaN 基蓝光LED 的核心技能。20多年来,根据蓝宝石衬底的GaN 基蓝光LED技能和工业开展迅猛,占有了衬底商场90%以上的商场份额,成为现在商场上的干流技能道路。

  蓝宝石具有优异的光学功能、环亚ag88.com,机械功能和化学稳定性,强度高、硬度大、耐冲刷。作为衬底资料,蓝宝石具有高温下(2000℃)化学性质稳定好、可见光不易吸收、价格便宜等长处。

  

  蓝宝石衬底也有缺点,比方:榜首,晶格失配和热应力失配会导致外延层中发生许多缺点,一起给后续的器材加工工艺形成困难;第二,蓝宝石是绝缘体,电阻率很大,无法制成笔直结构的器材;第三,一般只在外延层上外表制作N型和P型电极,形成了有用发光面积削减,资料利用率下降;第四,蓝宝石的硬度十分高,仅次于金刚石,难以对它进行薄化和切开;第五,蓝宝石导热功能不是很好,因而在运用LED器材时,会传导出许多的热量,对面积较大的大功率器材,导热功能是一个十分重要的考虑要素。

  现在蓝宝石衬底的技能开展比较老练,缺乏方面尽管许多,但都被逐一战胜,例如:过渡层成长技能战胜了较大的晶格失配问题;选用同侧 P、N 电极战胜了导电功能差的问题;不易切开的问题能够经过雷射划片机处理;因为热失配导致的对外延层的压力问题也能够得到处理。不过,江风益以为,蓝宝石衬底很难做到8 英寸至12 英寸等大尺度外延,且因蓝宝石散热功能差,LED企业借力资本市场不断自我强大_0又难以剥离衬底,故在大功率LED 方面具有功能局限性。

  蓝宝石衬底技能以日亚化学、丰田合成为代表。在蓝宝石晶体和晶片制备方面,国外首要会集在日本、美国、俄罗斯等国家,2010 年俄罗斯初次展出了200 mm 蓝宝石晶片。我国相对于国外存在较大距离,代表企业有元亮科技、同人电子、协鑫光电、重庆四联光电、中镓半导体、奥瑞德等。在外延方面,国内除了清华大学、北京大学、南昌大学、中科院半导体所等研讨单位外,三安光电、华灿光电、上海北大蓝光、南昌欣磊光电、江西联创光电等企业在进行外延片的出产与研讨。

  蓝宝石资料现在出产能力过剩,低端商场竞争剧烈。为延伸LED工业链,应当高起点大力推进蓝宝石图形衬底开展。要点开展纳米级图形化蓝宝石衬底(PSS)、半球形和锥形图形衬底,以及激光诱导湿法刻蚀(LIBWE)、干法刻蚀等技能。一起,推进蓝宝石图形衬底相关的光刻和刻蚀以及相关检测设备、资料等开展。

  碳化硅(SiC)衬底

  SiC具有优秀的热学、力学、化学和电学性质,不可是制作高温、高频、大功率电子器材的最佳资料之一,而且能够用作根据GaN的蓝色发光二极管的衬底资料,打破了蓝宝石统一天下的局势,尤其在路灯和室外照明范畴具有巨大的商场潜力。在半导体范畴最常用的SiC是4H-SiC 和6H-SiC 两种。

  

  碳化硅与蓝宝石比较,在结构上,蓝宝石不是半导体而是绝缘体,它只能做单面电极;碳化硅是导电的半导体,它能够做笔直结构。碳化硅衬底的导热功能要比蓝宝石高10倍以上;蓝宝石自身是热的不良导体,而且在制作器材时底部需求运用银胶固晶,银胶的传热功能也很差。而运用碳化硅衬底的芯片电极为L型,两个电极散布在器材的外表和底部,所发生的热量能够经过电极直接导出;一起这种衬底不需求电流分散层,因而光不会被电流分散层的资料吸收,这样又提高了出光功率。

  在碳化硅衬底范畴,美国Cree简直独占了优质碳化硅衬底的全球供给,其次是德国SiCrystal、日本新日铁、昭和电工、东纤-道康宁。我国企业实力较弱,国内能出产和加工碳化硅衬底的企业或组织有北京天科合达、山东天岳、山东大学、中科院物理所、中科院上海硅酸盐所、我国电子科技集团46所等。2015年7月,山东天岳自主研发的一款4英寸高纯半绝缘碳化硅衬底产品面世。

  用碳化硅做光电器材衬底首要应战是本钱仍相对较高、技能门槛较高和专利技能缺乏,面临着职业独占者的专利要挟。不过LED商场有高中低端之分,碳化硅衬底LED定位在高端。大功率LED商场需求巨大,碳化硅资料功能优越,具有功率大、能耗低、发光功率高级明显优势,能够很好满意大功率LED需求。

  硅(Si)衬底

  硅片作为GaN 资料的衬底有许多长处,如晶体质量高,尺度大,本钱低,易加工,杰出的导电性、导热性和热稳定性等。

  

  因为单晶硅资料成长技能老练度高,尊龙人生就是博,简单取得低本钱、大尺度(6-12 英寸)、高质量的衬底,能够大大下降LED 的造价。而且,因为硅单晶现已大规模运用于微电子范畴,运用单晶硅衬底有望完成LED 芯片与集成电路的直接集成,有利于LED 器材的小型化开展。因而运用单晶硅作为LED 衬底一直是本职业朝思暮想的工作。此外,与蓝宝石比较,单晶硅在功能上还有一些优势:热导率高、导电性好,可制备笔直结构,更适合大功率LED 制备。

  然而与蓝宝石和SiC 比较,在Si 衬底上成长GaN 更为困难,首要体现在:(1)两者之间的热失配和晶格失配更大;(2)Si 与GaN 的热膨胀系数不同也将导致GaN 膜呈现龟裂;(3)晶格常数差会在GaN 外延层中形成高的位错密度;(4)Si 衬底LED 还可能因为Si 与GaN 之间有0.5 V 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;(5)Si 吸收可见光会下降LED 的外量子功率。

  从1999年榜首个GaN/Si LED呈现,到2002 年商品化GaN/Si LED 就现已面世,可是因为功能与蓝宝石及碳化硅制备的LED相差很大而没有被广泛运用。2010 年德国Azzurro 公司授权GaN-on-Si 技能予德国OSRAM 公司。2013 年4 月日本东芝公司收买美国普瑞光电(Bridgelux) 的技能,并开端8 英寸GaN-on-Si 外延片出产。国内江西晶能光电公司早在2012 年就宣告批量出产HB-LED 芯片;江西晶瑞光电也已推出了相似功能的LED 产品。

  晶能光电的硅衬底技能,具有彻底自主的知识产权,形成了蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技能道路鼎足之势的局势。我国LED工业只要打破世界巨子的技能、专利独占,把握核心技能,才干真实完成由“跟从”到“跨过”的改变。