節(jié)能新材料之半導(dǎo)體照明介紹(參考版)
2025-05-17 03:46本頁(yè)面
【正文】 此外，SiC具有藍(lán)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(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能，可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問(wèn)題，故在半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域占重要地位。 碳化硅： SiC作為襯底材料應(yīng)用的廣泛程度僅次于藍(lán)寶石，目前還沒(méi)有第三種襯底用于GaNLED的商業(yè)化生產(chǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是化學(xué)穩(wěn)定性好，不吸收可見(jiàn)光、價(jià)格適中、制造技術(shù)相對(duì)成熟。目前，ZnO半導(dǎo)體材料尚不能用來(lái)制造光電子器件或高溫電子器件，主要是材料質(zhì)量達(dá)不到器件水平和P型摻雜問(wèn)題沒(méi)有得到真正解決，適合ZnO基半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)的設(shè)備尚未研制成功。兩者晶體結(jié)構(gòu)相同、晶格識(shí)別度非常小，禁帶寬度接近（能帶不連續(xù)值小，接觸勢(shì)壘?。?。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。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。襯底尺寸一般不小于2英寸。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(shè)計(jì)的需要選擇使用。 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。使用碳化硅襯底的芯片電極為L(zhǎng)型，兩個(gè)電極分布在器件的表面和底部，所產(chǎn)生的熱量可以通過(guò)電極直接導(dǎo)出；同時(shí)這種襯底不需要電流擴(kuò)散層，因此光不會(huì)被電流擴(kuò)散層的材料吸收，這樣又提高了出光效率。K)）要比藍(lán)寶石襯底高出10倍以上。采用碳化硅襯底的LED芯片如圖2所示。 碳化硅襯底碳化硅襯底（美國(guó)的CREE公司專(zhuān)門(mén)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(dòng)的。由于電流可以縱向流動(dòng)，因此增大了LED的發(fā)光面積，從而提高了LED的出光效率。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(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)型電極和V型電極。為了克服以上困難，很多人試圖將GaN光電器件直接生長(zhǎng)在硅襯底上，從而改善導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能。K））。添置完成減薄和切割工藝的設(shè)備又要增加一筆較大的投資。但是金屬透明電極一般要吸收約30%~40%的光，同時(shí)GaN基材料的化學(xué)性能穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度較高，不容易對(duì)其進(jìn)行刻蝕，因此在刻蝕過(guò)程中需要較好的設(shè)備，這將會(huì)增加生產(chǎn)成本。在上表面制作兩個(gè)電極，造成了有效發(fā)光面積減少，同時(shí)增加了器件制造中的光刻和刻蝕工藝過(guò)程，結(jié)果使材料利用率降低、成本增加。藍(lán)寶石是一種絕緣體，常溫下的電阻率大于1011Ω圖1示例了使用藍(lán)寶石襯底做成的LED芯片。藍(lán)寶石襯底有許多的優(yōu)點(diǎn)：首先，藍(lán)寶石襯底的生產(chǎn)技術(shù)成熟、器件質(zhì)量較好；其次，藍(lán)寶石的穩(wěn)定性很好，能夠運(yùn)用在高溫生長(zhǎng)過(guò)程中；最后，藍(lán)寶石的機(jī)械強(qiáng)度高，易于處理和清洗。硅(Si) 目前市面上一般有三種材料可作為襯底： 襯底材料的選用 對(duì)于制作LED芯片來(lái)說(shuō)，襯底材料的選用是首要考慮的問(wèn)題。主要用助熔劑法和浮區(qū)法生長(zhǎng)。 ?。?）ZrB2 ZrB2是2001年日本科學(xué)家首次提出用于氮化物外延新型襯底。此外，Si技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中已相當(dāng)?shù)某墒臁? ?。?）Si 單晶Si，是應(yīng)用很廣的。襯底的氮化溫度低于700℃時(shí)，InN薄膜為立方結(jié)構(gòu)，立方結(jié)構(gòu)消失，全部轉(zhuǎn)變?yōu)榱浇Y(jié)構(gòu)的InN薄膜。因?yàn)镸gO晶體在MOCVD氣氛中不夠穩(wěn)定，所以對(duì)其使用少，特別是對(duì)于熔點(diǎn)和生長(zhǎng)溫度更高的InN薄膜。而且在目前也很少把LiAlO2和LiGaO2用作InN的外延襯底材料。同時(shí)LiGaO2作為GaN的外延襯底材料,還有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)：外延生長(zhǎng)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。 ?。?）LiAlO2和
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