GaN外延用蓝宝石衬底的图形化研究进展

因蓝宝石具有良好的稳定性能,且其生产技术成熟,是目前异质外延GaN应用最广泛的衬底材料之一.采用图形化蓝宝石衬底技术可以降低GaN外延层材料的位错密度,提高LED的内量子效率,同时提高LED出光效率提高,近年来引起了国内外的广泛关注.概述了图形化蓝宝石衬底的研究进展,包括图形化蓝宝石衬底的制备工艺、图形尺寸、图形形状及图形化蓝宝石衬底的作用机理;详细介绍了凹槽状、圆孔状、圆锥形、梯形和半球状5种图形形状,并分析了GaN材料在不同图形形状的图形化蓝宝石衬底上的生长机理及不同图形形状对GaN基LED器件性能的影响.对图形化蓝宝石衬底技术的研究方向进行了展望,提出了亟待研究和解决的问题.     

LED蓝宝石图形化衬底的研究进展及发展趋势

图形化蓝宝石衬底作为GaN基LED照明外延衬底材料,由于其能降低GaN外延薄膜的线位错密度和提高LED的光萃取效率的显著性能在近几年来引起国内外许多科研机构和厂商的广泛兴趣。从衬底的制备工艺、图形尺寸角度出发,综述了图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展,并对其未来在大功率照明市场的应用进行了展望。     

p型InGaN/GaN超晶格N面GaN基LED的光电特性

随着氮(N)面GaN材料生长技术的发展,基于N面GaN衬底的高亮度发光二极管(LED)的研究具有重要的科学意义.研究了具有高发光功率的N面GaN基蓝光LED的新型结构设计,通过在N面LED的电子阻挡层和多量子阱有源层之间插入p型InGaN/GaN超晶格来提高有源层中的载流子注入效率.为了对比N面GaN基LED优异的器件性能,同时设计了具有相同结构的Ga面LED.通过对两种LED结构的电致发光特性、有源层中能带图、电场和载流子浓度分布进行比较可以发现,N面LED在输出功率和载流子注入效率上比Ga面LED有明显的提升,从而表明N面GaN基LED具有潜在的应用前景.     

用微结构压印提高GaN基发光二极管的输出光强

为了进一步提高GaN基发光二极管(LED)的出光效率,针对倒装焊GaN基发光二极管提出了一个在蓝宝石衬底出光面上引入二维微纳米阵列结构的新构想.根据这一构想,将微结构图形化压印和发光器件的封装有机地结合起来,利用一种简易可行的纳米压印-热硬化性聚合物压印技术,成功地制备出了带有微米级阵列超薄封装结构的LED.结果表明,这种带有微结构阵列LED的输出光强得到了明显增强,1mm×1mm大管芯GaN LED在350mA的直流电注入下的光功率比无微结构的LED提高了60%.这一成功为提高发光二极管的出光强度提供了一个有效的新途径.     

图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展

蓝宝石衬底作为发光二极管最常用的衬底,经过不断发展,在克服其与GaN间晶格失配和热膨胀失配问题上,研究人员不断提出解决方案。近期发展起来的图形化衬底技术,除了能减少生长在蓝宝石衬底上GaN之间的差排缺陷,提高磊晶质量以解决失配问题,更能提高LED的出光效率。从衬底图形的形状、尺寸、制备工艺出发,回顾了图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展,详细介绍了近年来关于图形化衬底技术与其他技术在提高LED性能方面的结合,总结了图形化蓝宝石衬底应用于大尺寸芯片的优势,并对其未来在大功率照明市场的应用进行了展望。     

GaN基发光二极管外量子效率研究进展

近年来,GaN基发光二极管发展迅猛,但其发光效率一直是制约LED在照明领域广泛应用的主要瓶颈。本文简要介绍了提高发光二极管外量子效率的几种途径：生长分布布喇格反射层（DBR）结构,表面粗化技术,异性芯片技术,采用光子晶体结构,倒装芯片技术,激光剥离技术,透明衬底技术等。     

LED节能技术将大规模进入普通照明领域

LED（发光半导体）白光灯具的发光效率已数倍于白炽灯，预计2010年还将超过荧光灯，节能的效果将更加显著。业界表示，LED技术即将进入普通照明领域，形成一个数百亿美元的巨大产业。     

低成本、大功率GaN功率电子器件

1 引言 目前,GaN材料已经广泛的应用于蓝光和白光LED的大规模生产之中,其相关的工业技术已经成熟,2007年,市场共消费了约500万个2 in晶片.除LED外,由于宽禁带GaN具有很高的击穿电压,因此GaN材料在功率电子器件领域也是一种非常有竞争力的宽禁带半导体材料.据市场调查统计,2007年GaN功率电子器件的市场总值达到了35亿美元.     

上海硅酸盐所在SiC-LED研究中取得突破性进展

正中国科学院上海硅酸盐研究所与半导体研究所通过联合攻关,在SiC-LED技术路线方面中涉及的核心技术,如SiC单晶底、外延、芯片和灯具封装等方面取得了突破性进展,研制出了多种结构的SiC-LED,并封装成了灯具,完全打通了SiC-LED技术路线,为SiC-LED技术在半导体照明产业领域的推广打下了基础。半导体照明是一种基于LED的新型光源的固态照明,衬底材料是半导体照明产业技术发展的基础,不同的衬底材料决定了LED外延生长技术、芯片加工技术和器件封装技术因此衬底材料决定了半导体照明技术的发展路线目     

中国LED发展需突破封装难题

近年来LED产业开始逐渐从喧嚣的照明革命中冷静下来,中国LED产业发展日趋成熟和理智。发光二极管(LED)的发光效能也在过往的十年间已大幅提升,从过去的20流明每瓦增加到最近的150流明每瓦,当前高功率LED已达到适用于大规模通用半导体照明的地步。并且半导体照明拥有诸如节能、环保、长效等主要优点,是非常值得推广的新一代照明光源,而LED