El la funkciprincipo de LED-oj, estas evidente, ke la epitaksa sigelo estas la kerna komponanto de LED. Fakte, ŝlosilaj optoelektronikaj parametroj kiel ondolongo, brileco kaj antaŭa tensio estas plejparte determinitaj de la epitaksa materialo. Epitaksa sigelo-teknologio kaj ekipaĵo estas kritikaj por la fabrikada procezo, kun Metal-Organika Kemia Vapora Demetado (MOCVD) kiel la ĉefa metodo por kreskigi maldikajn unu-kristalajn tavolojn de III-V, II-VI kombinaĵoj kaj iliaj alojoj. Jen kelkaj estontaj tendencoj en LED-epitaksa sigelo-teknologio.
1. Plibonigo de Du-ŝtupa Kreskoprocezo
Nuntempe, komerca produktado uzas du-ŝtupan kreskoprocezon, sed la nombro da substratoj, kiujn oni povas ŝarĝi samtempe, estas limigita. Dum 6-blaf-sistemoj estas maturaj, maŝinoj pritraktantaj ĉirkaŭ 20 blafojn estas ankoraŭ sub disvolviĝo. Pligrandigi la nombron da blafoj ofte kondukas al nesufiĉa homogeneco en epitaksiaj tavoloj. Estontaj disvolviĝoj fokusiĝos al du direktoj:
- Evoluigi teknologiojn, kiuj permesas ŝarĝi pli da substratoj en unuopan reakcian ĉambron, igante ilin pli taŭgaj por grandskala produktado kaj kostredukto.
- Progresante tre aŭtomatigitan, ripeteblan unu-blatan ekipaĵon.
2. Teknologio de Hidrida Vapora Faza Epitaksio (HVPE)
Ĉi tiu teknologio ebligas rapidan kreskon de dikaj filmoj kun malalta dislokacia denseco, kiuj povas servi kiel substratoj por homoepitaksa kresko uzante aliajn metodojn. Plie, GaN-filmoj apartigitaj de la substrato povas fariĝi alternativoj al grocaj GaN-unu-kristalaj ĉipoj. Tamen, HVPE havas malavantaĝojn, kiel ekzemple malfacilecon en preciza dikecokontrolo kaj korodajn reakciajn gasojn, kiuj malhelpas plian plibonigon en la pureco de GaN-materialo.
Si-dopita HVPE-GaN
(a) Strukturo de Si-dopita HVPE-GaN-reaktoro; (b) Bildo de 800 μm-dika Si-dopita HVPE-GaN;
(c) Distribuo de liberaj portanto-koncentriĝo laŭlonge de la diametro de Si-dopita HVPE-GaN
3. Selektema Epitaksia Kresko aŭ Laterala Epitaksia Kreskoteknologio
Ĉi tiu tekniko povas plue redukti la densecon de dislokacioj kaj plibonigi la kristalan kvaliton de la epitaksiaj tavoloj de GaN. La procezo implikas:
- Deponado de GaN-tavolo sur taŭga substrato (safiro aŭ SiC).
- Deponante polikristalan SiO₂-maskotavolon supre.
- Uzante fotolitografion kaj skrapadon por krei GaN-fenestrojn kaj SiO₂-maskostriojn.Dum posta kresko, GaN unue kreskas vertikale en la fenestroj kaj poste laterale super la SiO₂-strioj.
La GaN-sur-Safira oblato de XKH
4. Pendeo-Epitaksia Teknologio
Ĉi tiu metodo signife reduktas kraddifektojn kaŭzitajn de krado kaj termika misagordo inter la substrato kaj epitaksa tavolo, plue plibonigante la kvaliton de GaN-kristalo. La paŝoj inkluzivas:
- Kreskigante GaN-epitaksan tavolon sur taŭga substrato (6H-SiC aŭ Si) uzante du-ŝtupan procezon.
- Elfarante selektivan skrapadon de la epitaksa tavolo malsupren al la substrato, kreante alternajn kolonajn (GaN/bufro/substrato) kaj tranĉeajn strukturojn.
- Kreskigante pliajn GaN-tavolojn, kiuj etendiĝas laterale de la flankmuroj de la originalaj GaN-kolonoj, suspenditaj super la tranĉeoj.Ĉar neniu masko estas uzata, tio evitas kontakton inter GaN kaj la maskomaterialoj.
La GaN-sur-silicia oblato de XKH
5. Disvolviĝo de Mallong-Ondolongaj UV-LED-Epitaksaj Materialoj
Ĉi tio metas solidan fundamenton por UV-ekscititaj fosfor-bazitaj blankaj LED-oj. Multaj alt-efikecaj fosforoj povas esti ekscititaj per UV-lumo, ofertante pli altan lumefikecon ol la nuna YAG:Ce-sistemo, tiel plibonigante la rendimenton de blankaj LED-oj.
6. Mult-Kvantuma Puto (MQW) Ĉipa Teknologio
En MQW-strukturoj, diversaj malpuraĵoj estas dopitaj dum la kresko de la lum-elsendanta tavolo por krei diversajn kvantumajn putojn. La rekombinado de fotonoj elsenditaj el ĉi tiuj putoj produktas blankan lumon rekte. Ĉi tiu metodo plibonigas lumefikecon, reduktas kostojn, kaj simpligas enpakadon kaj cirkvitan kontrolon, kvankam ĝi prezentas pli grandajn teknikajn defiojn.
7. Evoluigo de la teknologio "Fotona Reciklado"
En januaro 1999, la japana Sumitomo disvolvis blankan LED-on uzante ZnSe-materialon. La teknologio implikas kreskigi maldikan filmon de CdZnSe sur unu-kristala substrato de ZnSe. Kiam elektrigita, la filmo elsendas bluan lumon, kiu interagas kun la ZnSe-substrato por produkti komplementan flavan lumon, rezultante en blanka lumo. Simile, la Fotonika Esplorcentro de la Universitato de Bostono amasigis duonkonduktaĵan kombinaĵon de AlInGaP sur blua GaN-LED por generi blankan lumon.
8. LED-Epitaksia Oblateta Proceza Fluo
① Epitaksia Fabrikado de Oblatetoj:
Substrato → Struktura dezajno → Kresko de bufrotavolo → Kresko de N-tipa GaN-tavolo → Kresko de MQW-lumelsendanta tavolo → Kresko de P-tipa GaN-tavolo → Kalcinado → Testado (fotoluminesko, rentgena foto) → Epitaksa oblato
② Ĉipa Fabrikado:
Epitaksa silikplato → Maskodezajno kaj fabrikado → Fotolitografio → Jona gravurado → N-tipa elektrodo (deponado, kalcinado, gravurado) → P-tipa elektrodo (deponado, kalcinado, gravurado) → Kubtranĉado → Ĉip-inspektado kaj gradigo.
La GaN-sur-SiC-oblato de ZMSH
Afiŝtempo: 25-a de Julio, 2025