Светодиоддордун иштөө принцибинен көрүнүп тургандай, эпитаксиалдык пластина материалы Светодиоддун негизги компоненти болуп саналат. Чындыгында, толкун узундугу, жарыктык жана түз чыңалуу сыяктуу негизги оптоэлектрондук параметрлер көбүнчө эпитаксиалдык материал менен аныкталат. Эпитаксиалдык пластина технологиясы жана жабдуулары өндүрүш процесси үчүн абдан маанилүү, металл-органикалык химиялык буу чөктүрүү (MOCVD) III-V, II-VI кошулмаларынын жана алардын эритмелеринин жука монокристалл катмарларын өстүрүүнүн негизги ыкмасы болуп саналат. Төмөндө Светодиод эпитаксиалдык пластина технологиясындагы келечектеги айрым тенденциялар келтирилген.
1. Эки баскычтуу өсүү процессин өркүндөтүү
Учурда коммерциялык өндүрүш эки баскычтуу өсүү процессин колдонот, бирок бир эле учурда жүктөлүүчү субстраттардын саны чектелүү. 6 пластиналуу системалар жетилген болсо да, 20га жакын пластинаны иштеткен машиналар дагы эле иштелип чыгууда. Пластинкалардын санын көбөйтүү көбүнчө эпитаксиалдык катмарларда бирдейликтин жетишсиздигине алып келет. Келечектеги иштеп чыгуулар эки багытка багытталат:
- Бир реакция камерасына көбүрөөк субстраттарды жүктөөгө мүмкүндүк берген технологияларды иштеп чыгуу, аларды ири масштабдуу өндүрүшкө жана чыгымдарды азайтууга ылайыктуураак кылуу.
- Жогорку деңгээлде автоматташтырылган, кайталануучу бир пластиналуу жабдууларды өркүндөтүү.
2. Гидриддик буу фазасынын эпитаксиясы (HVPE) технологиясы
Бул технология дислокациянын тыгыздыгы төмөн болгон калың пленкалардын тез өсүшүнө мүмкүндүк берет, алар башка ыкмаларды колдонуу менен гомеопитаксиалдык өсүү үчүн субстрат катары кызмат кыла алат. Мындан тышкары, субстраттан бөлүнгөн GaN пленкалары көлөмдүү GaN монокристаллдык чиптерине альтернатива боло алат. Бирок, HVPEнин кемчиликтери бар, мисалы, калыңдыкты так көзөмөлдөөдөгү кыйынчылыктар жана GaN материалынын тазалыгын андан ары жакшыртууга тоскоол болгон коррозиялык реакция газдары.
Si менен легирленген HVPE-GaN
(а) Si менен легирленген HVPE-GaN реакторунун түзүлүшү; (б) 800 мкм калыңдыктагы Si менен легирленген HVPE-GaN реакторунун сүрөтү;
(c) Si менен легирленген HVPE-GaN диаметри боюнча эркин алып жүрүүчүлөрдүн концентрациясынын бөлүштүрүлүшү
3. Тандалма эпитаксиалдык өсүү же каптал эпитаксиалдык өсүү технологиясы
Бул ыкма дислокация тыгыздыгын андан ары азайтып, GaN эпитаксиалдык катмарларынын кристаллдык сапатын жакшырта алат. Бул процесс төмөнкүлөрдү камтыйт:
- GaN катмарын ылайыктуу субстратка (сапфир же SiC) төшөө.
- Үстүнө поликристаллдык SiO₂ маска катмарын жайгаштыруу.
- Фотолитография жана гравюра колдонуу менен GaN терезелерин жана SiO₂ маска тилкелерин түзүү.Кийинки өсүү учурунда GaN алгач терезелерде тигинен, андан кийин SiO₂ тилкелеринин үстүнөн капталдарынан өсөт.
XKH'нин GaN-on-Sapphire вафлиси
4. Пендео-Эпитакси технологиясы
Бул ыкма торчо кемчиликтерин жана субстрат менен эпитаксиалдык катмардын ортосундагы жылуулук дал келбестигинен улам пайда болгон торчо кемчиликтерин бир кыйла азайтып, GaN кристаллынын сапатын андан ары жогорулатат. Бул кадамдар төмөнкүлөрдү камтыйт:
- Эки баскычтуу процессти колдонуп, ылайыктуу субстратта (6H-SiC же Si) GaN эпитаксиалдык катмарын өстүрүү.
- Эпитаксиалдык катмарды субстратка чейин тандап оюп, кезектешип мамы (GaN/буфер/субстрат) жана траншея структураларын түзүү.
- Траншеялардын үстүнө илинген баштапкы GaN мамыларынын капталдарынан капталга карай созулуп жаткан кошумча GaN катмарларынын өсүшү.Бет кап колдонулбагандыктан, бул GaN менен бет кап материалдарынын ортосундагы байланышты болтурбайт.
XKH'нин кремнийге оролгон GaN пластинасы
5. Кыска толкундуу ультрафиолет жарык диоддуу эпитаксиалдык материалдарды иштеп чыгуу
Бул ультрафиолет нурлары менен дүүлүктүрүлгөн фосфорго негизделген ак светодиоддор үчүн бекем пайдубал түзөт. Көптөгөн жогорку эффективдүү фосфорлор ультрафиолет нуру менен дүүлүктүрүлүп, учурдагы YAG:Ce системасына караганда жогорку жарык эффективдүүлүгүн камсыздай алат, ошону менен ак светодиоддордун иштешин жакшыртат.
6. Көп кванттык кудук (MQW) чип технологиясы
MQW структураларында жарык чыгаруучу катмардын өсүшү учурунда ар кандай кошулмалар кошулуп, ар кандай кванттык кудуктарды түзөт. Бул кудуктардан бөлүнүп чыккан фотондордун рекомбинациясы түздөн-түз ак жарыкты пайда кылат. Бул ыкма жарыктын натыйжалуулугун жогорулатат, чыгымдарды азайтат жана таңгактоону жана схеманы башкарууну жөнөкөйлөтөт, бирок ал чоң техникалык кыйынчылыктарды жаратат.
7. "Фотондорду кайра иштетүү" технологиясын иштеп чыгуу
1999-жылдын январь айында Жапониянын Sumitomo компаниясы ZnSe материалын колдонуп, ак түстөгү LEDди иштеп чыккан. Бул технология ZnSe монокристаллдык субстратында CdZnSe жука пленкасын өстүрүүнү камтыйт. Электрлештирилгенде, пленка көк жарыкты чыгарат, ал ZnSe субстраты менен өз ара аракеттенип, кошумча сары жарыкты пайда кылат, натыйжада ак жарык пайда болот. Ошо сыяктуу эле, Бостон университетинин Фотоника изилдөө борбору ак жарыкты пайда кылуу үчүн көк GaN-LEDге AlInGaP жарым өткөргүч кошулмасын тизген.
8. LED эпитаксиалдык пластинасынын процессинин агымы
① Эпитаксиалдык пластина жасоо:
Субстрат → Структуралык дизайн → Буфердик катмардын өсүшү → N-типтеги GaN катмарынын өсүшү → MQW жарык чыгаруучу катмардын өсүшү → P-типтеги GaN катмарынын өсүшү → Күйгүзүү → Сыноо (фотөлүминесценция, рентген) → Эпитаксиалдык пластина
2 Чип жасоо:
Эпитаксиалдык пластина → Масканы долбоорлоо жана жасоо → Фотолитография → Иондук оюу → N-типтеги электрод (чөкмөлөө, күйгүзүү, оюу) → P-типтеги электрод (чөкмөлөө, күйгүзүү, оюу) → Кесүү → Чиптерди текшерүү жана тегиздөө.
ZMSHтин GaN-on-SiC пластинасы
Жарыяланган убактысы: 2025-жылдын 25-июлу