節(jié)能新材料之半導體照明介紹-在線瀏覽
2025-07-01 03:46本頁面
【正文】 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： （1）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。面內(nèi)的晶格匹配，即在生長界面所在平面的某一方向上襯底與外延膜的匹配； ?。?）襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配熱膨脹系數(shù)的匹配也很重要，外延膜與襯底材料在熱膨脹系數(shù)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。 ?。?）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潔，而且其成本不宜很高。 ?、螈踝寤衔?，例如，GaN、AlN、InN，這些材料都有二種結晶形式：一種是立方晶系的閃鋅礦結構，而另一種是六方晶系的纖鋅礦結構。這些材料的禁帶是直接躍遷型，因而有很高的量子效率。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。與GaN一樣，如果能在InN上進行同質外延生長，可以大大減少缺陷，那么器件的性能就有巨大的飛躍。 ?。?）藍寶石(αAl2O3)和6HSiC αAl2O3單晶，即藍寶石晶體。其匹配方向為：InN(001)//α－Al2O3(001),InN[110]//α－Al2O3[100][11,12]。這樣其失匹配度就比原來的29%稍有減少。 6HSiC作為襯底材料應用的廣泛程度僅次于藍寶石。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。 （3）鎂鋁尖晶石(MgAl2O4) MgAl2O4晶體，即鋁酸鎂晶體。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。此外，國外又用MgAl2O4晶體作超導材料，有很好的效果。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)定性和化學穩(wěn)定性，以及良好的機械力學性能等優(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量的GaN膜，并且已研制成功藍光LED和LD。 在前面的研究基礎上，近來把MgAl2O4晶體用作InN的外延襯底材料的研究也陸續(xù)見之于文獻報道。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%。所以MgAl2O4晶體是很有發(fā)展?jié)摿Φ腎nN的外延襯底材料。LiAlO2和LiGaO2與GaN的外延膜的失配度相當小，這使得LiAlO2和LiGaO2成為相當合適的GaN的外延襯底材料。但是由于LiGaO2晶體中的鋰離子很活潑，在普通的外延生長條件下（例如，MOCVD法的化學氣氛和生長溫度）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一步研究。 ?。?）MgO MgO晶體屬立方晶系，是NaCl型結構，熔點為2800℃。 （6）GaAs GaAs(111)也是目前生長InN薄膜的襯底材料。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、纖維狀結構，表面上顯現(xiàn)為非常平整。以Si作為InN襯底材料是很引起注意的，因為有可能將InN基器件與Si器件集成?？梢韵胂?，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。ZrB2與氮化物晶
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