節(jié)能新材料之半導(dǎo)體照明介紹-文庫(kù)吧在線文庫(kù)
【正文】 6HSiC作為襯底材料應(yīng)用的廣泛程度僅次于藍(lán)寶石。此外，國(guó)外又用MgAl2O4晶體作超導(dǎo)材料，有很好的效果。所以MgAl2O4晶體是很有發(fā)展?jié)摿Φ腎nN的外延襯底材料。 ?。?）GaAs GaAs(111)也是目前生長(zhǎng)InN薄膜的襯底材料。ZrB2與氮化物晶格匹配，而且其具有匹配的熱膨脹系數(shù)和高的電導(dǎo)率。碳化硅（SiC） 通常，GaN基材料和器件的外延層主要生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上。由于P型GaN摻雜困難，當(dāng)前普遍采用在p型GaN上制備金屬透明電極的方法，使電流擴(kuò)散，以達(dá)到均勻發(fā)光的目的。 硅襯底目前有部分LED芯片采用硅襯底。圖2采用藍(lán)寶石襯底與碳化硅襯底的LED芯片碳化硅襯底的導(dǎo)熱性能（碳化硅的導(dǎo)熱系數(shù)為490W/(m 襯底材料的評(píng)價(jià) 1．襯底與外延膜的結(jié)構(gòu)匹配：外延材料與襯底材料的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配小、結(jié)晶性能好、缺陷密度低； 2．襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配：熱膨脹系數(shù)的匹配非常重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數(shù)上相差過(guò)大不僅可能使外延膜質(zhì)量下降，還會(huì)在器件工作過(guò)程中，由于發(fā)熱而造成器件的損壞； 3．襯底與外延膜的化學(xué)穩(wěn)定性匹配：襯底材料要有好的化學(xué)穩(wěn)定性，在外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中不易分解和腐蝕，不能因?yàn)榕c外延膜的化學(xué)反應(yīng)使外延膜質(zhì)量下降； 4．材料制備的難易程度及成本的高低：考慮到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，襯底材料的制備要求簡(jiǎn)潔，成本不宜很高。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命弱點(diǎn)是在GaN外延生長(zhǎng)的溫度和氣氛中易分解和腐蝕。 同藍(lán)寶石相比，SiC與GaN外延膜的晶格匹配得到改善。導(dǎo)熱性差雖然在器件小電流工作中沒(méi)有暴露明顯不足，卻在功率型器件大電流工作下問(wèn)題十分突出。 氮化鎵： 用于GaN生長(zhǎng)的最理想襯底是GaN單晶材料，可以大大提高外延膜的晶體質(zhì)量，降低位錯(cuò)密度，提高器件工作壽命，提高發(fā)光效率，提高器件工作電流密度。但是相對(duì)于藍(lán)寶石襯底而言，碳化硅制造成本較高，實(shí)現(xiàn)其商業(yè)化還需要降低相應(yīng)的成本。因?yàn)楣枋菬岬牧紝?dǎo)體，所以器件的導(dǎo)熱性能可以明顯改善，從而延長(zhǎng)了器件的壽命。藍(lán)寶石的導(dǎo)熱性能不是很好（在100℃約為25W/（m圖1藍(lán)寶石作為襯底的LED芯片使用藍(lán)寶石作為襯底也存在一些問(wèn)題，例如晶格失配和熱應(yīng)力失配，這會(huì)在外延層中產(chǎn)生大量缺陷，同時(shí)給后續(xù)的器件加工工藝造成困難。應(yīng)該采用哪種合適的襯底，需要根據(jù)設(shè)備和LED器件的要求進(jìn)行選擇。以Si作為InN襯底材料是很引起注意的，因?yàn)橛锌赡軐nN基器件與Si器件集成。但是由于LiGaO2晶體中的鋰離子很活潑，在普通的外延生長(zhǎng)條件下（例如，MOCVD法的化學(xué)氣氛和生長(zhǎng)溫度）不能穩(wěn)定存在，故其單晶作為GaN的外延襯底材料還有待于進(jìn)一步研究。 在前面的研究基礎(chǔ)上，近來(lái)把MgAl2O4晶體用作InN的外延襯底材料的研究也陸續(xù)見(jiàn)之于文獻(xiàn)報(bào)道。 ?。?）鎂鋁尖晶石(MgAl2O4) MgAl2O4晶體，即鋁酸鎂晶體。其匹配方向?yàn)椋篒nN(001)//α－Al2O3(001),InN[110]//α－Al2O3[100][11,12]。這些材料的禁帶是直接躍遷型，因而有很高的量子效率。面內(nèi)的晶格匹配，即在生長(zhǎng)界面所在平面的某一方向上襯底與外延膜的匹配； 應(yīng)用協(xié)變襯底可以將晶格和熱失配的缺陷局限在襯底上，并且為開(kāi)辟新的材料體系打下基礎(chǔ)。 半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展分類所示的若干主要階段，其每個(gè)階段均能形成富有特色的產(chǎn)業(yè)鏈： ?。?）第一階段 第一階段（特種照明時(shí)代，2005年之前），其中有：儀器儀表指示；金色顯示、室內(nèi)外廣告；交通燈、信號(hào)燈、標(biāo)致燈、汽車燈；室內(nèi)長(zhǎng)明燈、吊頂燈、變色燈、草坪燈；城市景觀美化的建筑輪廓燈、橋梁、高
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