節(jié)能新材料之半導體照明介紹(文件)
【正文】 外，Si技術(shù)在半導體工業(yè)中已相當?shù)某墒臁Ｖ饕弥蹌┓ê透^(qū)法生長。 目前市面上一般有三種材料可作為襯底： 藍寶石襯底有許多的優(yōu)點：首先，藍寶石襯底的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運用在高溫生長過程中；最后，藍寶石的機械強度高，易于處理和清洗。藍寶石是一種絕緣體，常溫下的電阻率大于1011Ω但是金屬透明電極一般要吸收約30%~40%的光，同時GaN基材料的化學性能穩(wěn)定、機械強度較高，不容易對其進行刻蝕，因此在刻蝕過程中需要較好的設備，這將會增加生產(chǎn)成本。K））。硅襯底的芯片電極可采用兩種接觸方式，分別是L接觸（Laterialcontact,水平接觸）和V接觸（Verticalcontact，垂直接觸），以下簡稱為L型電極和V型電極。 碳化硅襯底碳化硅襯底（美國的CREE公司專門采用SiC材料作為襯底）的LED芯片電極是L型電極，電流是縱向流動的。K)）要比藍寶石襯底高出10倍以上。 三種襯底的性能比較前面的內(nèi)容介紹的就是制作LED芯片常用的三種襯底材料。襯底尺寸一般不小于2英寸。但是制備GaN體單晶非常困難，到目前為止還未有行之有效的辦法。目前，ZnO半導體材料尚不能用來制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達不到器件水平和P型摻雜問題沒有得到真正解決，適合ZnO基半導體材料生長的設備尚未研制成功。 碳化硅： SiC作為襯底材料應用的廣泛程度僅次于藍寶石，目前還沒有第三種襯底用于GaNLED的商業(yè)化生產(chǎn)。此外，SiC具有藍色發(fā)光特性，而且為低阻材料，可以制作。由于SiC襯底有益的導電性能和導熱性能，可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問題，故在半導體照明技術(shù)領域占重要地位。其優(yōu)點是化學穩(wěn)定性好，不吸收可見光、價格適中、制造技術(shù)相對成熟。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格識別度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢壘小）。其它諸如GaN、Si、ZnO襯底還處于研發(fā)階段，離產(chǎn)業(yè)化還有一段距離。表1三種襯底材料的性能比較除了以上三種常用的襯底材料之外，還有GaAS、AlN、ZnO等材料也可作為襯底，通常根據(jù)設計的需要選擇使用。使用碳化硅襯底的芯片電極為L型，兩個電極分布在器件的表面和底部，所產(chǎn)生的熱量可以通過電極直接導出；同時這種襯底不需要電流擴散層，因此光不會被電流擴散層的材料吸收，這樣又提高了出光效率。采用碳化硅襯底的LED芯片如圖2所示。由于電流可以縱向流動，因此增大了LED的發(fā)光面積，從而提高了LED的出光效率。為了克服以上困難，很多人試圖將GaN光電器件直接生長在硅襯底上，從而改善導熱和導電性能。添置完成減薄和切割工藝的設備又要增加一筆較大的投資。在上表面制作兩個電極，造成了有效發(fā)光面積減少，同時增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過程，結(jié)果使材料利用率降低、成本增加。圖1示例了使用藍寶石襯底做成的LED芯片。硅(Si) 襯底材料的選用 對于制作LED芯片來說，襯底材料的選用是首要考慮的問題。 ?。?）ZrB2 ZrB2是2001年日本科學家首次提出用于氮化物外延新型襯底。 （7）Si 單晶Si，是應用很廣的。因為MgO晶體在MOCVD氣氛中不夠穩(wěn)定，所以對其使用少，特別是對于熔點和生長溫度更高的InN薄膜。同時LiGaO2作為GaN的外延襯底材料,還有其獨到的優(yōu)點：外延生長GaN后，LiGaO2襯底可以被腐蝕，剩下GaN外延膜，這將極大地方便了器件的制作。而且，如果位于頂層氧原子層下面的鎂原子占據(jù)有效的配位晶格位置，以及氧格位，那么這樣可以有希望將晶格失配率進一步降低至7%，這個數(shù)字要遠遠低于藍寶石。此外，MgAl2O4襯底最吸引人之處在于可以通過解理
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