Светодиодларның эшләү принцибыннан күренгәнчә, эпитаксиаль пластина материалы Светодиодның төп компоненты булып тора. Чынлыкта, дулкын озынлыгы, яктылык һәм туры юнәлештәге көчәнеш кебек төп оптоэлектрон параметрлар күбесенчә эпитаксиаль материал белән билгеләнә. Эпитаксиаль пластина технологиясе һәм җиһазлары җитештерү процессы өчен бик мөһим, металл-органик химик пар утырту (MOCVD) III-V, II-VI кушылмаларының һәм аларның эретмәләренең нечкә монокристалл катламнарын үстерүнең төп ысулы булып тора. Түбәндә Светодиод эпитаксиаль пластина технологиясендә киләчәк тенденцияләр китерелгән.
1. Ике адымлы үсеш процессын камилләштерү
Хәзерге вакытта коммерция җитештерүендә ике этаплы үсеш процессы кулланыла, ләкин берьюлы йөкләнергә мөмкин булган субстратлар саны чикләнгән. 6 пластиналы системалар өлгергән булса да, якынча 20 пластина белән эшләүче машиналар әле дә эшләнә. Пластиналар санын арттыру еш кына эпитаксиаль катламнарда бердәмлекнең җитәрлек булмавына китерә. Киләчәктәге үсешләр ике юнәлешкә юнәлтеләчәк:
- Бер реакция камерасына күбрәк субстратлар йөкләргә мөмкинлек бирә торган технологияләр эшләү, аларны зур күләмле җитештерү һәм чыгымнарны киметү өчен кулайрак итү.
- Югары дәрәҗәдә автоматлаштырылган, кабатланырлык бер пластиналы җиһазларны алга этәрү.
2. Гидрид пар фазасы эпитаксисы (HVPE) технологиясе
Бу технология түбән дислокация тыгызлыгы белән калын пленкаларның тиз үсүен тәэмин итә, алар башка ысуллар кулланып гомеопитаксиаль үсеш өчен субстрат булып хезмәт итә ала. Моннан тыш, субстраттан аерылган GaN пленкалары күпләп кулланыла торган GaN монокристалл чипларына альтернатива була ала. Ләкин HVPE-ның кимчелекләре бар, мәсәлән, калынлыкны төгәл контрольдә тотудагы кыенлыклар һәм GaN материалының чисталыгын тагын да яхшыртуга комачаулый торган коррозик реакция газлары.
Si белән легирланган HVPE-GaN
(а) Si белән легирланган HVPE-GaN реакторының структурасы; (б) 800 мкм калынлыктагы Si белән легирланган HVPE-GaN рәсеме;
(c) Si белән кушылган HVPE-GaN диаметры буенча ирекле йөртүчеләр концентрациясенең таралышы
3. Сайланма эпитаксиаль үсеш яки ян эпитаксиаль үсеш технологиясе
Бу ысул дислокация тыгызлыгын тагын да киметергә һәм GaN эпитаксиаль катламнарының кристалл сыйфатын яхшыртырга мөмкин. Процесс түбәндәгеләрне үз эченә ала:
- Яраклы субстратка (сапфир яки SiC) GaN катламын салу.
- Өскә поликристалл SiO₂ битлек катламын урнаштыру.
- Фотолитография һәм гравюра ярдәмендә GaN тәрәзәләре һәм SiO₂ битлек тасмалары ясау.Киләсе үсеш вакытында GaN башта тәрәзәләрдә вертикаль рәвештә, аннары SiO₂ полосалары өстендә яннан үсә.
XKH'ның GaN-on-Sapphire вафлисы
4. Пендео-Эпитаксия технологиясе
Бу ысул, нигез һәм эпитаксиаль катлам арасындагы решетка һәм җылылык туры килмәүчәнлеге аркасында килеп чыккан решетка кимчелекләрен сизелерлек киметә, GaN кристалларының сыйфатын тагын да яхшырта. Бу адымнар түбәндәгеләрне үз эченә ала:
- Ике этаплы процесс ярдәмендә яраклы субстратта (6H-SiC яки Si) GaN эпитаксиаль катламын үстерү.
- Эпитаксиаль катламны субстратка кадәр сайлап эшкәртү, чиратлашып торган багана (GaN/буфер/субстрат) һәм траншея структураларын булдыру.
- Окоплар өстендә эленеп торган, баштагы GaN баганаларының ян стеналарыннан янга таба сузылган өстәмә GaN катламнары үсә.Битлек кулланылмаганлыктан, бу GaN һәм битлек материаллары арасындагы контактны булдырмый.
XKH'ның GaN-on-Cilicon пластинасы
5. Кыска дулкынлы ультрафиолет светодиодлы эпитаксиаль материаллар эшләү
Бу ультрафиолет нурлары белән кузгатыла торган фосфор нигезендәге ак светодиодлар өчен ныклы нигез сала. Күп кенә югары нәтиҗәле фосфорлар ультрафиолет нурлары белән кузгатыла ала, бу хәзерге YAG:Ce системасына караганда югарырак яктылык нәтиҗәлелеге бирә, шуның белән ак светодиодларның эшчәнлеген яхшырта.
6. Күп квантлы кое (MQW) чип технологиясе
MQW структураларында төрле квант чокырлары булдыру өчен яктылык чыгаручы катлам үсүе вакытында төрле катнашмалар кушыла. Бу чокырлардан чыгарылган фотоннарның рекомбинациясе турыдан-туры ак яктылык барлыкка китерә. Бу ысул яктылык нәтиҗәлелеген яхшырта, чыгымнарны киметә, төрү һәм схема белән идарә итүне гадиләштерә, гәрчә ул зуррак техник кыенлыклар тудырса да.
7. "Фотоннарны кабат эшкәртү" технологиясен эшләү
1999 елның гыйнварында Япониянең Sumitomo компаниясе ZnSe материалын кулланып ак светодиод эшләде. Технология ZnSe монокристалл субстратында CdZnSe юка пленкасын үстерүне үз эченә ала. Электрлаштырылганда, пленка зәңгәр яктылык чыгара, ул ZnSe субстраты белән үзара бәйләнештә булып, өстәмә сары яктылык барлыкка китерә, нәтиҗәдә ак яктылык барлыкка килә. Шулай ук, Бостон университетының Фотоника тикшеренү үзәге ак яктылык булдыру өчен зәңгәр GaN-LED өстенә AlInGaP ярымүткәргеч кушылмасын урнаштырды.
8. LED эпитаксиаль пластиналы процесс агымы
① Эпитаксиаль пластина җитештерү:
Субстрат → Структура дизайны → Буфер катламы үсеше → N-типтагы GaN катламы үсеше → MQW яктылык чыгаручы катлам үсеше → P-типтагы GaN катламы үсеше → Ябыту → Сынау (фотлюминесценция, рентген) → Эпитаксиаль пластина
2 Чип җитештерү:
Эпитаксиаль пластина → Битлек дизайны һәм җитештерү → Фотолитография → Ион белән эшкәртү → N-типтагы электрод (чүпләү, җылыту, эшкәртү) → P-типтагы электрод (чүпләү, җылыту, эшкәртү) → Ваклау → Чипләрне тикшерү һәм дәрәҗәләү.
ZMSH'ның GaN-on-SiC пластинасы
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 25 июле