LED外延片之衬底材料比较
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一般说来,LED衬底还有哪些呢?
1、氮化鎵衬底
用于氮化鎵生长的最理想的衬底自然是氮化鎵单晶材料,这样可以大大提高外延片膜的晶体品质,降低位元错密度,提高器件工作寿命,提高发光效率,提高器件工作电流密度。可是,制备氮化鎵体单晶材料非常困难,到目前为止尚未有行之有效的办法。有研究人员通过HVPE方法在其他衬底(如Al2O3、SiC、LGO)上生长氮化鎵厚膜,然后通过剥离技术实现衬底和氮化鎵厚膜的分离,分离后的氮化鎵厚膜可作为外延用的衬底。这样获得的氮化鎵厚膜优点非常明显,即以它为衬底外延的氮化鎵薄膜的位元错密度,比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位元错密度要明显低;但价格昂贵。因而氮化鎵厚膜作为半导体照明的衬底之用受到限制。
2、 Al2O3衬底
目前用于氮化鎵生长的最普遍的衬底是Al2O3,其优点是化学稳定性好、不吸收可见光、价格适中、制造技术相对成熟;不足方面虽然很多,但均一一被克服,如很大的晶格失配被过渡层生长技术所克服,导电性能差通过同侧P、N电极所克服,机械性能差不易切割通过雷射划片所克服,很大的热失配对外延层形成压应力因而不会龟裂。但是,差的导热性在器件小电流工作下没有暴露出明显不足,却在功率型器件大电流工作下问题十分突出。
3、SiC衬底
除了Al2O3衬底外,目前用于氮化鎵生长衬底就是SiC,它在市场上的佔有率位居第2,目前还未有第三种衬底用于氮化鎵LED的商业化生产。它有许多突出的优点,如化学稳定性好、导电性能好、导热性能好、不吸收可见光等,但不足方面也很突出,如价格太高、晶体品质难以达到Al2O3和Si那麼好、机械加工性能比较差。 另外,SiC衬底吸收380 nm以下的紫外光,不适合用来研发380 nm以下的紫外LED。由于SiC衬底优异的的导电性能和导热性能,不需要像Al2O3衬底上功率型氮化鎵LED器件采用倒装焊技术解决散热问题,而是采用上下电极结构,可以比较好的解决功率型氮化鎵LED器件的散热问题。目前国际上能提供商用的高品质的SiC衬底的厂家只有美国CREE公司。
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