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未来紫光LED晶片 将成L照明用led灯珠ED照明研究重

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上世纪末,半导体照明最先呈现并快速成长,此中一个焦点条件是蓝光GaN基发光质料的生长以及器件布局的制备,而将来质料以及器件布局技能的程度也终将决议半导体照明技能的高度。就GaN基质料及器件衍生出装备、源质料、器件设计、芯片技能、芯片运用等五年夜部门举行阐发。

装备

在当前没法制备年夜块GaN单晶质料的环境下,MOCVD即金属有机物化学气相沉积装备仍是GaN质料异质外延最要害装备。当前商用MOCVD装备市场重要由国际两年夜巨头把握,在此场合排场我国MOCVD仍取患上较年夜成长,而且呈现48片机。

但咱们仍需要熟悉到海内MOCVD的错误谬误。对于于MOCVD,一般而言,研究型装备的重点是温度节制,贸易化装备是匀称性、反复性等。在低温下,可以 生长高In组分InGaN,合适氮化物系统质料在橙黄光、红光、红外等长波长的运用,使氮化物运用涵盖整个白光范畴;而在1200oC-1500oC高温下,可以生长高Al组分的AlGaN,使患上氮化物运用扩大到紫外范畴以及功率电子器件范畴,运用规模得到更年夜的扩大。

今朝外洋已经经具备1600oC高温MOCVD装备,可制备出高机能紫外LED以及功率器件。我国MOCVD仍需持久成长,扩展MOCVD的温度节制规模;对于于商用装备不仅要提高机能,更要包管匀称性以及范围化。

源质料

源质料重要包孕各类气体质料、金属有机物质料、基板质料等。此中,基板质料是重中之重,直接制约外延薄膜质量。今朝,GaN基LED的衬底愈来愈多元化,SiC、Si和GaN等衬底技能慢慢提高,部门衬底从2英寸向3英寸、4英寸甚至6英寸、8英寸等年夜尺寸成长。

但综合来看,当前性价比最高的仍是蓝宝石;SiC机能优胜但价格昂贵;Si衬底的价格、尺寸上风和与传统集成电路技能跟尾的诱惑使患上Si衬底仍旧是当下最有远景的技能线路之一。

GaN衬底仍需在提高尺寸以及降低价格方面下功夫,以便将来在高端绿光激光器以及非极性LED运用方面年夜显身手;金属有机物质料从依靠入口到自立出产,有了很年夜的进展;其他气体质料也取患上长足前进。总之,我国在源质料范畴得到很年夜成长。

外延

外延,即器件布局的得到历程,是最具备技能含量的工艺步调,直接决议LED的内量子效率。今朝半导体照明芯片绝年夜大都接纳大批子阱布局,详细技能路 线每每受制于衬底质料。而蓝宝石衬底遍及接纳图形衬底(PSS)技能,降低外延薄膜的为错密度提高内量子效率,同时也提高光的出取效率。将来PSS技能仍 是主要的衬底技能,且图形尺寸逐渐向纳米化标的目的成长。

而哄骗GaN同质衬底可以采纳非极性面或者半极性面外延生长技能,部门消弭极化电场引起的量子斯塔克效应,在绿光、黄绿光、红橙光GaN基LED运用 方面具备很是主要的意义。别的,当前的外延遍及是制备单发光波长量子阱,接纳适量外延技能,可以制备多波长发射的LED,即单芯片白光LED,这也是颇有 远景的技能线路之一。

此中,具备代表性的如用InGaN量子阱中相分散,实现了高In组分InGaN黄光量子点以及蓝光量子阱组合发出白光红外线led灯珠。此外,另有哄骗多重量子阱发光 实现宽光谱发光模式,以此实现单芯片白光输出,可是该白光的显色指数还比力低。无萤光粉单芯片白光LED是很具吸引力的成长标的目的,假如能实现高效率以及高显 色指数,将会转变半导体照明的技能链。

在量子阱布局方面,引入电子拦截层拦截电子泄露提多发光效率已经经成为LED外延布局的通例要领。此外,优化量子阱的势垒以及势阱仍将是主要工艺环节, 怎样调治应力,实现能带裁剪,可以制备差别发光波长的LED。在芯片笼罩层方面,怎样提高p型层的质料质量、p型层空穴浓度、导电机能息争决年夜电流下droop效应仍旧是当务之急。

芯片

在芯片工艺方面,怎样提高光提取效率并获得更好的散热方案成为芯片设计的大旨,并响应研发了垂直布局、外貌粗化、光子晶体、倒装布局、薄膜倒装布局(TFFC)、新型透明电极等技能。此中,薄膜倒装布局哄骗激光剥离、外貌粗化等技能,可以较年夜幅度提超出跨越光效率。

芯片运用

针对led灯珠5050于蓝光LED引发黄色萤光粉的白光LED技能方案较低的萤光转换效率,RGB多芯片白光以及单芯片无萤光粉白光成为将来白光LED的重要技能趋向,效率较低的绿光LED则成为RGB多芯片白光的重要限定因素,将来半极性或者非极性绿光LED将成为主要的成长趋向。

在解决白光LED显色方面,可哄骗紫光或者紫外LED引发RGB三色萤光粉,得到高显色白光LED技能,但一定捐躯一部门效率。今朝,紫光或者紫外光芯片效率已经经得到很猛进步,日亚化学公司出产的365nm波长紫外LED外量子效率已经经靠近50%。将来紫外LED将得到更多运用,且无其它紫外发光系统质料取代,成长远景很是伟大。

一些发财国度已经纷纷投入年夜量人力、物力开展UVLED的研究。而氮化物的红光红外光波段运用,除了了情况以外,不管是价格照旧机能都难以与砷化物竞争,于是远景不是很开阔爽朗。

按照上述可知,缭绕半导体照明的上游质料及装备已经经得到很年夜的成长,尤为在效率方面,蓝光波段已经经靠近抱负效率,芯片在半导体照明灯具的价格比也年夜 幅度降落,将来半导体照明将从光的效率向光品质标的目的成长,这要求芯片质料突破蓝光范畴,同时向长波长以及短波长标的目的成长,而绿光、紫光以及紫外光LED芯片将是将来研究重点。


来历:中国照明网


标签:LED照明绿光LED

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