節(jié)能新材料之半導體照明介紹-免費閱讀
【正文】 SiC襯底有化學穩(wěn)定性好、導電性能好、導熱性能好、不吸收可見光等，但不足方面也很突出，如價格太高，晶體質量難以達到Al2O3和Si那么好、機械加工性能比較差，另外，SiC襯底吸收380納米以下的紫外光，不適合用來研發(fā)380納米以下的紫外LED。 氧化鋅： ZnO之所以能成為GaN外延的候選襯底，是因為兩者具有非常驚人的相似之處。這三種襯底材料的綜合性能比較可參見表1。采用這種襯底制作的器件的導電和導熱性能都非常好，有利于做成面積較大的大功率器件。因此在使用LED器件時，會傳導出大量的熱量；特別是對面積較大的大功率器件，導熱性能是一個非常重要的考慮因素。cm，在這種情況下無法制作垂直結構的器件；通常只在外延層上表面制作n型和p型電極（如圖1所示）。藍寶石（Al2O3） 可以想象，如果在Si的襯底上能生長出器件質量的InN外延膜，這樣則將大大簡化InN基器件的制作工藝，減小器件的大小。 ?。?）MgO MgO晶體屬立方晶系，是NaCl型結構，熔點為2800℃。研究表明(111)面MgAl2O4晶體與InN晶格的失配率為15%，晶格匹配性能要大大優(yōu)于藍寶石，(0001)面藍寶石與InN晶格的失配率高達25%。MgAl2O4晶體是優(yōu)良的傳聲介質材料，在微波段的聲衰減低，用MgAl2O4晶體制作的微波延遲線插入損耗小。這樣其失匹配度就比原來的29%稍有減少。這樣，用這些固溶體制造發(fā)光器件，是和器件發(fā)展的方向。 ?。?）襯底與外延膜的熱膨脹系數匹配熱膨脹系數的匹配也很重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數上相差過大不僅可能使外延膜質量下降，還會在器件工作過程中，由于發(fā)熱而造成器件的損壞。預計，在今后的10~20年中，大尺寸的、協(xié)變襯底的制備技術將獲得突破，并且廣泛應用于大失配異質結材料生長及其相聯(lián)系的光電子器件制造。（3）第三階段第三階段（通用照明時代，2010年之后），包括以上二個階段的應用，并且還全面進入通用照明市場，占有30~50%的市場份額。因此，寬帶隙的GaN基半導體在短波長發(fā)光二極管、激光器和紫外探測器，以及高溫微電子器件方面顯示出廣闊的應用前景；對環(huán)保，其還是很適合于環(huán)保的材料體系?！暗镆r底材料與半導體照明的應用前景”文稿介紹了氮化物襯底材料與半導體照明的應用前景的部分內容。 GaN、AlN、InN及其合金等材，是作為新材料的GaN系材料。 1994年，日本的Nicha公司在GaN/Ａl2O3上取得突破，1995年，GaN器件第一次實現(xiàn)商品化。 到達目前為止（處于第一階段，特種照明時代），已紛紛將中、低功率藍色、綠色LED、白光LED、藍紫色LED等實現(xiàn)了量產，走向了商業(yè)市場。 世界各國現(xiàn)在又投入了大量的人力、財力和物力，并且以期望取得GaN基高功率器件的突破，居于此領域的制高點。 ?。?）襯底與外延膜的化學穩(wěn)定性匹配襯底材料需要有相當好的化學穩(wěn)定性，不能因為與外延膜的化學反應使外延膜質量下降。 ?。?）InN和GaN 因為異質外延氮化物薄膜通常帶來大量的缺陷，缺陷損害了器件的性能。雖然(0001)面藍寶石與InN晶格的失配率高達25%，但是由于其六方對稱，熔點為2050℃，最高工作溫度可達1900℃，具有良好的高溫穩(wěn)定性和機械力學性能，加之對其研究較多，生產技術較為成熟，而且價格便宜，現(xiàn)在仍然是應用最為廣泛的襯底材料。MgAl2O4晶體與Si的晶格匹配性能好，其膨脹系數也與Si相近，因而外延Si膜的形變扭曲小，制作的大規(guī)模超高速集成電路速度比用藍寶石制作的速度要快。而且，如果位于頂層氧原子層下面的鎂原子占據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%，這個數字要遠遠
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