節(jié)能新材料之半導(dǎo)體照明介紹(更新版)
【正文】 層狀結(jié)構(gòu)，在襯底的表面常有給外延膜引入大量的缺陷的臺階出現(xiàn)。(0001)面藍寶石是目前最常用的InN的外延襯底材料。以藍光輻射為中心形成研究熱點的是纖鋅礦結(jié)構(gòu)的、氮化鋁、氮化銦，而且主要是氮化鎵、氮化鋁、氮化銦的固溶體。晶格匹配包含二個內(nèi)容： 另外，就基礎(chǔ)研究和中長期計劃考慮，科技發(fā)展越來越需要把不同體系的材料結(jié)合到一起，即稱之為異質(zhì)結(jié)材料。預(yù)計，2005年GaN基器件的市場規(guī)模將擴大至US$30億，GaN基器件所用的Ａl2O3襯底的市場規(guī)模將擴大至US$5億。自支撐同質(zhì)外延襯底的研制對發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的氮化物半導(dǎo)體激光器、大功率高亮度半導(dǎo)體照明用LED，以及高功率微波器件等是很重要的。節(jié)能新材料之半導(dǎo)體照明介紹作者：日期：節(jié)能新材料之半導(dǎo)體照明氮化物襯底材料 氮化物襯底材料的研究與開發(fā)增大字體復(fù)位寬帶隙的GaN基半導(dǎo)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(yīng)用前景；對環(huán)保，其還是很適合于環(huán)保的材料體系。InN的外延襯底材料就現(xiàn)在來講有廣泛應(yīng)用的。GaN基LED及其所用的Ａl2O3襯底具有獨特的優(yōu)異物化性能，并且具有長久耐用性。因此，GaN材料及器件發(fā)展，需要尋找到與GaN匹配的襯底材料，進一步提高外延膜的質(zhì)量。 一、評價襯底材料綜合考慮因素 評價襯底材料要綜合考慮以下的幾個因素： ?。?）襯底與外延膜的晶格匹配 襯底材料和外延膜晶格匹配很重要。 ?、螈踝寤衔铮?，GaN、AlN、InN，這些材料都有二種結(jié)晶形式：一種是立方晶系的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，而另一種是六方晶系的纖鋅礦結(jié)構(gòu)。 ?。?）藍寶石(αAl2O3)和6HSiC αAl2O3單晶，即藍寶石晶體。此外，6HSiC具有藍色發(fā)光特性，而且為低阻材料，可以制作電極，這就使器件在包裝前對外延膜進行完全測試成為可能，因而增強了6HSiC作為襯底材料的競爭力。由于MgAl2O4晶體具有良好的晶格匹配和熱膨脹匹配，(111)面MgAl2O4晶體與GaN晶格的失配率為9%，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及良好的機械力學(xué)性能等優(yōu)點，MgAl2O4晶體目前是GaN較為合適的襯底材料之一，已在MgAl2O4基片上成功地外延出高質(zhì)量的GaN膜，并且已研制成功藍光LED和LD。LiAlO2和LiGaO2與GaN的外延膜的失配度相當(dāng)小，這使得LiAlO2和LiGaO2成為相當(dāng)合適的GaN的外延襯底材料。InN薄膜在GaAs(111) 襯底上的核化方式與在α－Al2O3(001)襯底上的情況有非常大的差別，InN薄膜在GaAs(111)襯底上的核化方式?jīng)]有在白寶石襯底上生長InN薄膜時出現(xiàn)的柱狀、纖維狀結(jié)構(gòu)，表面上顯現(xiàn)為非常平整。 自支撐同質(zhì)外延襯底的研制對發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的氮化物半導(dǎo)體激光器、大功率高亮度半導(dǎo)體照明用LED，以及高功率微波器件等是很重要的。因此，大多數(shù)工藝一般都以藍寶石作為襯底。藍寶石的硬度非常高，在自然材料中其硬度僅次于金剛石，但是在LED器件的制作過程中卻需要對它進行減薄和切割（從400nm減到100nm左右）。通過這兩種接觸方式，LED芯片內(nèi)部的電流可以是橫向流動的，也可以是縱向流動的。藍寶石本身是熱的不良導(dǎo)體，并且在制作器件時底部需要使用銀膠固晶，這種銀膠的傳熱性能也很差。 當(dāng)前用于GaN基LED的襯底材料比較多，但是能用于商品化的襯底目前只有兩種，即藍寶石和碳化硅襯底。 藍寶石： 用于GaN生長最普遍的襯底是Al2O3
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