Substratmaterial är hörnstenen i halvledarbelysningsindustrins tekniska utveckling. Olika substratmaterial, behovet av olika epitaxialtillväxtteknik, chipbearbetningsteknik och enhetsförpackningsteknik, bestämmer substratmaterialet utvecklingen av halvledartändteknik.
Valet av substratmaterial beror huvudsakligen på följande nio aspekter:
Goda strukturella egenskaper, epitaxialmaterial och substratkristallstrukturen hos samma eller liknande gitterkonstant mismatchgrad är liten, god kristallinitet, defektdensitet är liten
Bra gränssnittsegenskaper, bidrar till epitaxiell materialkämbildning och stark vidhäftning
Kemisk stabilitet är bra, i den epitaxiella tillväxten av temperaturen och atmosfären är inte lätt att bryta ner och korrosion
Bra termisk prestanda, inklusive god värmeledningsförmåga och värmebeständighet
Bra konduktivitet, kan byggas upp och ner struktur
Bra optisk prestanda, tyget som produceras av det ljus som emitteras av substratet är litet
Bra mekaniska egenskaper, enkel bearbetning av enheten, inklusive gallring, polering och skärning
Lågt pris
Stor storlek kräver i allmänhet en diameter på inte mindre än 2 tum
Valet av substratet för att uppfylla ovanstående nio aspekter är mycket svårt. Därför förändras för närvarande endast genom epitaxialtillväxttekniken och enhetsbearbetningstekniken för att anpassa sig till olika substrat på halvledarbelysningsenheten forskning och utveckling och produktion. Det finns många substrat för galliumnitrid, men det finns bara två substrat som kan användas för produktion, nämligen safir Al2O3 och kiselkarbid SiC-substrat. Tabell 2-4 jämför kvalitativt prestanda för fem substrat för galliumnitridtillväxt.
Utvärdering av substratmaterialet måste ta hänsyn till följande faktorer:
Strukturen hos substratet och epitaxialfilmkampen: epitaxialmaterialet och substratmaterialets kristallstruktur av samma eller liknande gitterkonstant mismatch, liten god kristallinitet, defekt densitet är låg;
Substratets termiska expansionskoefficient och epitaxialfilmkampen: Matchens värmeutvidgningskoefficient är mycket viktigt. Epitaxialfilm och substratmaterial i termisk expansionskoefficientskillnad är inte bara möjligt för att minska kvaliteten på epitaxialfilmen utan även i Anordningens arbetsprocess, på grund av värme orsakad Skada på enheten;
Substratets kemiska stabilitet och epitaxialfilmens matchning: Substratmaterialet bör ha god kemisk stabilitet, i epitaxialtillväxten och atmosfären är inte lätt att bryta ner och korrosion kan inte på grund av den kemiska reaktionen med epitaxialfilmen minska kvaliteten på epitaxialfilmen;
Materialberedning av svårighetsgraden och kostnadsnivån: med hänsyn till behoven av industriell utveckling, krav på underlagsunderlag är det enkelt att kostnaden inte bör vara hög. Substratstorleken är i allmänhet inte mindre än 2 tum.
Det finns för närvarande fler substratmaterial för GaN-baserade lysdioder, men det finns för närvarande bara två substrat som kan användas för kommersialisering, nämligen safir och kiselkarbid substrat. Andra som GaN, Si, ZnO-substratet är fortfarande i utvecklingsfasen, det finns fortfarande ett avstånd från industrialiseringen.
Galliumnitrid:
Det ideala substratet för GaN-tillväxt är GaN-enkelkristallmaterial, vilket kan förbättra kristallkvaliteten hos epitaxialfilmen, minska dislokationstätheten, förbättra livslängden hos enheten, förbättra ljusstyrkan och förbättra arbetsströmmen för driften. Förberedelsen av GaN-enkelkristall är emellertid mycket svår, hittills finns det inget effektivt sätt.
Zinkoxid:
ZnO har kunnat bli GaN epitaxialkandidat substrat, eftersom de två har en mycket slående likhet. Båda kristallstrukturerna är desamma, gitterigenkänningen är väldigt liten, den förbjudna bandbredden är nära (bandet med diskontinuerligt värde är liten, kontaktbarriären är liten). Den fatala svagheten hos ZnO som ett GaN epitaxial substrat är emellertid lätt att sönderdela och korrodera vid temperaturen och atmosfären av GaN epitaxial tillväxt. För närvarande kan ZnO-halvledarmaterial inte användas för att tillverka optoelektroniska apparater eller högtemperala elektroniska apparater, framför allt materialets kvalitet når inte enhetens nivå och dopproblem av P-typ har inte riktigt löst sig, lämpliga för ZnO-baserade utrustning för halvledarmaterialtillväxt har ännu inte utvecklats framgångsrikt.
S apphire:
Det vanligaste substratet för GaN-tillväxt är Al2O3. Dess fördelar är god kemisk stabilitet, absorberar inte synligt ljus, överkomligt, tillverkningstekniken är relativt mogen. Dålig värmeledningsförmåga Även om enheten inte exponeras i den lilla strömmen är arbetet inte uppenbart nog, men i kraften av högströmsenhet under arbetet med problemet är mycket framträdande.
Kiselkarbid:
SiC som ett substratmaterial som används ofta i safiren finns inget tredje substrat för kommersiell produktion av GaN LED. SiC-substratet har god kemisk stabilitet, bra elektrisk ledningsförmåga, god värmeledningsförmåga, absorberar inte synligt ljus, men bristen på aspekter är också mycket framträdande, till exempel priset är för högt, är kristallkvaliteten svår att uppnå Al2O3 och Si så God mekanisk bearbetningsförmåga är dålig. Dessutom är SiC-substratabsorptionen 380 nm under UV-ljuset inte lämpligt för utveckling av UV-lysdioder under 380 nm. På grund av den positiva ledningsförmågan och värmeledningsförmågan hos SiC-substratet kan det lösa problemet med värmeavlöpning av GaN LED-enhet av strömtyp, så det spelar en viktig roll i halvledarbelysningstekniken.
Jämfört med safir, SiC och GaN epitaxial film gitter matchning förbättras. Dessutom har SiC en blå luminescerande egenskaper och ett lågmotståndsmaterial kan göra elektroder, så att anordningen före förpackningen av epitaxialfilmen testas fullständigt för att förbättra SiC som substratmaterialets konkurrenskraft. Eftersom den skiktade strukturen av SiC lätt kan klyvas kan en högkvalitativ klyvningsyta erhållas mellan substratet och epitaxialfilmen, vilken kraftigt förenklar anordningens struktur; men samtidigt, på grund av sin skiktstruktur, introducerar epitaxialfilmen ett stort antal defekta steg.
Målet att uppnå ljusstyrka är att hoppas på GaN i GaN-substratet för att uppnå låg kostnad, men också genom GaN-substratet för att uppnå ett effektivt stort område, enstaka lampor med hög effekt att uppnå, samt en driven teknikförenkling och avkastning förbättra . När halvledarljuset har blivit en verklighet, har betydelsen lika mycket som Edison uppfunnit glödlampa. En gång i substratet och andra viktiga teknikområden för att uppnå ett genombrott, kommer dess industrialiseringsprocess att bli betydande framsteg.
http://www.luxsky-light.com
Heta produkter: LED-linjärt belysningssystem , LED-hängande högvåg , rörelsesensor linjär lampa , linjär lysrörsbelysning
