【正文】 業(yè)。現(xiàn)在，只需幾粒這種小米粒大小的芯片，就可以組成一個(gè)可供日常使用的白光臺(tái)燈。綠色、環(huán)保的照明新時(shí)代正快速到來(lái)。第三種途徑是在GaN襯底上生長(zhǎng),類似第一種途徑,可以直接形成上下電極結(jié)構(gòu), GaN襯底上屬于同質(zhì)外延,一定可以獲得最高的發(fā)光效率。第二種途徑是在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng),然后通過(guò)激光剝離技術(shù)將LED薄膜轉(zhuǎn)移到導(dǎo)電的支撐物上(如Si,Cu等),其在結(jié)構(gòu)上的主要問(wèn)題是N面的電流擴(kuò)展問(wèn)題,解決的方法主要有叉指型電極、ITO薄膜和外延生長(zhǎng)中在MQW前加入電流阻擋層和電流擴(kuò)展層。下面主要針對(duì)白光照明用途,特別是對(duì)研究較多的垂直結(jié)構(gòu)作一些具體的討論?；?LED外延片生長(zhǎng)過(guò)程中的外量子效率提高的途徑主要有:采用表面粗化生長(zhǎng)技術(shù)。降低材料的缺陷密度以及InGaN量子阱內(nèi)的壓電極化是減少非輻射復(fù)合、增加輻射復(fù)合幾率的有效手段。(2)后工序封裝現(xiàn)狀我國(guó)目前LED后工序封裝企業(yè)超過(guò)200家，其中廣東省約100多家，全部封裝能力超過(guò)250億只/年，封裝產(chǎn)品的品種齊全，可封裝各種外型尺寸和不同顏色的LED顯示器件。近幾年取得很多研究成果，并申請(qǐng)了幾百項(xiàng)專利。其它應(yīng)用：LED還可用于玩具、禮品、手電筒、圣誕燈等輕工產(chǎn)品之中，我國(guó)作為全球輕工產(chǎn)品的重要生產(chǎn)基地，對(duì)LED有著巨大的市場(chǎng)需求。交通燈市場(chǎng)：由于紅、黃、綠光LED有亮度高、壽命長(zhǎng)、省電等優(yōu)點(diǎn)，在交通信號(hào)燈市場(chǎng)的需求大幅增加。中遠(yuǎn)期培育新型大功率白光LED通用照明產(chǎn)業(yè)，并將在高端原創(chuàng)性技術(shù)方面將有所突破?？萍疾堪选鞍雽?dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開(kāi)發(fā)”課題列為“十五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃重大項(xiàng)目。上海、大連、南昌、廈門(mén)已成為國(guó)家四大半導(dǎo)體照明基地。 國(guó)內(nèi)LED 的研究、投入和發(fā)展概述19601970年 中國(guó)科學(xué)院開(kāi)展發(fā)光科學(xué)的研究。與微電子相比，中國(guó)在半導(dǎo)體發(fā)光器件領(lǐng)域與國(guó)外的差距較小。C、80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的LED光源，使得紅色LED的光效達(dá)到10流明/瓦。芯片間距較小適合自動(dòng)機(jī)。發(fā)光二極管芯片的檢測(cè)的根據(jù)一般包括測(cè)試其正向?qū)妷?，波長(zhǎng)，光強(qiáng)，及反向特性等。紅黃 LED 管芯切割方法類似于硅片管芯切割工藝。合金化通常是在 H2 或 N2 保護(hù)下進(jìn)行。 圖4 LED的制造流程LED 芯片制造主要是為了制造有效可靠的低歐姆接觸電極能滿足可接觸材料之間最小的壓降及提供焊線的壓墊，同時(shí)要滿足盡可能多的出光。(c).色純Pc：樣品顏色接近主波長(zhǎng)光譜色的程度,Pc=a/b [5]。⑦峰值波長(zhǎng)λP（nm）：光譜輻射功率最大點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)。 ??????????dVKmdtQ)(5 / 13(1)②發(fā)光強(qiáng)度IV（cd）：光源在單位立體角上的光通量。④反向電流IR（μA）： LED 在一定的反向偏壓（通常取VR=5V）下的反向漏電流。二元、三元、四元晶片的LED 的VF：~ VGaN 類晶片的LED 的VF：~ V。對(duì)于 GaN 基器件，一般采用 Al2O3 或 SiC 作為外延襯底，其優(yōu)點(diǎn)在于不存在吸收光，因此一般不加發(fā)射層 [3]。 LED晶片的基本構(gòu)造LED 晶片的基本結(jié)構(gòu)一般可歸為兩大類，一類是針對(duì) GaP、GaAsP、AlGaAs等傳統(tǒng)型 LED 晶片，一類是針對(duì)超高亮度 InGaAlP 紅、黃與 InGaN 藍(lán)、綠光器件而言。半導(dǎo)體晶體的原子排列決定禁帶，確定發(fā)光特性：λ=hc/Eg；雜質(zhì)摻入形成p 型區(qū)和n 型區(qū)；在正向偏壓下，注入電子與空穴復(fù)合；復(fù)合能量以光（有效復(fù)合）或熱（無(wú)效復(fù)合）的形式釋放；整個(gè)過(guò)程基本上是無(wú)害的。當(dāng)一個(gè)正向偏壓施加于PN結(jié)兩端時(shí)，在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，其P區(qū)的載流子濃度遠(yuǎn)大于N區(qū)，非平衡空穴的積累遠(yuǎn)大于P區(qū)的電子積累（對(duì)應(yīng)NP結(jié)，情況正好相反） ，由于電流注入產(chǎn)生的少數(shù)載流子是不穩(wěn)定的，對(duì)于PN 結(jié)系統(tǒng)，注入到價(jià)帶中的非平衡空穴要與導(dǎo)帶中的電子復(fù)合，飽和后，多余的能量則以光的形式向外輻射，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)LED產(chǎn)業(yè)從上世紀(jì)七十年代開(kāi)始，一直緊跟著世界LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐。選擇合適的界面材料以及確定界面材料的合理厚度可以減低芯片的內(nèi)部熱應(yīng)力。五、大功率LED封裝是一個(gè)涉及到多學(xué)科(如光學(xué)、熱學(xué)、機(jī)械、電學(xué)、力學(xué)、材料、半導(dǎo)體等)的研究課題。四、未來(lái)技術(shù)趨勢(shì)是非極性面外延(58年)、GaN襯底外延(810年)。激光剝離的大尺寸垂直結(jié)構(gòu)LED是目前實(shí)現(xiàn)高亮度、大功率型白光LED的最佳方案。內(nèi)量子效率和出光效率兩大指標(biāo)亟需大幅度提高。依此路線，在2022年有望實(shí)現(xiàn)130—1501m／W目標(biāo)，現(xiàn)有的外延材料、芯片及工藝等技術(shù)在35年內(nèi)不會(huì)有新的突破性進(jìn)展。目前半導(dǎo)體照明已從最初的手機(jī)、交通信號(hào)、顯示屏、景觀裝飾等特殊照明領(lǐng)域，開(kāi)始進(jìn)入電腦、電視等中大尺寸液晶背光，已成為當(dāng)代信息社會(huì)“增光添彩”不可或缺的關(guān)鍵元器件。專家預(yù)測(cè)，在2022年至2022年間，我國(guó)半導(dǎo)體照明在特殊照明領(lǐng)域的應(yīng)用可累計(jì)實(shí)現(xiàn)節(jié)電約4000億度；2022年后半導(dǎo)體照明進(jìn)入普通照明應(yīng)用后，其每年節(jié)電量將超過(guò)1000億度 [1]。半導(dǎo)體照明是21世紀(jì)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展與突破的關(guān)鍵，作為國(guó)家發(fā)展下一代照明的戰(zhàn)略性技術(shù)，將帶動(dòng)以GaN為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。光學(xué)性能。1 / 13國(guó)內(nèi)外大功率發(fā)光二極管的研究發(fā)展動(dòng)態(tài)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 李江濤指導(dǎo)教師 鄧德力摘要：大功率 LED 廣義上是指單顆 LED 光源功率大于 ，廣泛應(yīng)用于景象照明等場(chǎng)所。關(guān)鍵詞：大功率發(fā)光LED。 Encapsulation technology 引言：半導(dǎo)體照明是指用全固態(tài)發(fā)光器件作為光源的照明技術(shù)，包括使用半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED，Light Emitting Diode)或者有機(jī)半導(dǎo)體發(fā)光二極管(OLED，Organic Light Emitting Diode)來(lái)作為光源。如景觀照明(替代霓虹燈)節(jié)能70％、交通信號(hào)燈(替代白熾燈)節(jié)能80％，如能在2022年進(jìn)入普通照明，節(jié)能的效果將更加顯著。此外，半導(dǎo)體照明的數(shù)字化照明應(yīng)用和豐富的視覺(jué)效果可以調(diào)節(jié)人的生理和心理、營(yíng)造氣氛，帶來(lái)健康舒適的生活和工作環(huán)境。歸納起來(lái)，可以從以下幾個(gè)方面來(lái)概括半導(dǎo)體照明技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)：一、現(xiàn)有的技術(shù)路線(藍(lán)寶石襯底)在35年內(nèi)不可能替代。LED最終的功率效率是整個(gè)生產(chǎn)流程中電注入效率、內(nèi)量國(guó)內(nèi)超亮度及白光子效率、出光效率、封裝效率和光轉(zhuǎn)換效率的乘積。垂直結(jié)構(gòu)的LLO．LED(Laser Lift offLED)和低成本的Si襯底的薄