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LED电子大屏幕的核心――外延片

  LED电子大屏幕中最核心的材料的外延片,所谓LED外延片,也就是金属有机物化学气相淀积(简称MOCVD)化合物及合金的薄层单晶。也是就是LED大屏幕中这种肉眼几乎看不见的小材料,购成了LED电子大屏幕千万个发光的灯,组成千变成化的色彩。
  那么,LED外延片是如何做成的呢?
  1.改进两步法生长工艺
  目前商业化生产采用的是两步生长工艺,但一次可装入衬底数有限,6片机比较成熟,20片左右的机台还在成熟中,片数较多后导致外延片均匀性不够。发展趋势是两个方向:一是开发可一次在反应室中装入更多个衬底外延片生长,更加适合于规模化生产的技术,以降低成本;另外一个方向是高度自动化的可重复性的单片设备。
  2.氢化物汽相外延片(HVPE)技术
  采用这种技术可以快速生长出低位元错密度的厚膜,可以用做采用其他方法进行同质外延片生长的衬底。并且和衬底分离的GaN薄膜有可能成为体单晶GaN芯片的替代品。HVPE的缺点是很难精确控制膜厚,反应气体对设备具有腐蚀性,影响GaN材料纯度的进一步提高。
  3.选择性外延片生长或侧向外延片生长技术
  采用这种技术可以进一步减少位元错密度,改善GaN外延片层的晶体品质。首先在合适的衬底上(蓝宝石或碳化硅)沉积一层GaN,再在其上沉积一层多晶态的SiO掩膜层,然后利用光刻和刻蚀技术,形成GaN视窗和掩膜层条。在随后的生长过程中,外延片GaN首先在GaN视窗上生长,然后再横向生长于SiO条上,也可以说LED电子大屏幕主要材料是SiO半导体。
  4.悬空外延片技术(Pendeo-epitaxy)
  采用这种方法可以大大减少由于衬底和外延片层之间晶格失配和热失配引发的外延片层中大量的晶格缺陷,从而进一步提高GaN外延片层的晶体品质。首先在合适的衬底上(6H-SiC或Si)采用两步工艺生长GaN外延片层。然后对外延片膜进行选区刻蚀,一直深入到衬底。这样就形成了GaN/缓冲层/衬底的柱状结构和沟槽交替的形状。然后再进行GaN外延片层的生长,此时生长的GaN外延片层悬空于沟槽上方,是在原GaN外延片层侧壁的横向外延片生长。采用这种方法,不需要掩膜,因此避免了GaN和膜材料之间的接触。
  5.研发波长短的UVLED外延片材料
  它为发展UV三基色萤光粉白光LED奠定扎实基础。可供UV光激发的高效萤光粉很多,其发光效率比目前使用的YAG:Ce体系高许多,这样容易使白光LED上到新?阶。
  6.开发多量子阱型芯片技术
  多量子阱型是在芯片发光层的生长过程中,掺杂不同的杂质以制造结构不同的量子阱,通过不同量子阱发出的多种光子复合直接发出白光。该方法提高发光效率,可降低成本,降低包装及电路的控制难度;但技术难度相对较大。
  7.开发“光子再?圈”技术
  日本Sumitomo在1999年1月研制出ZnSe材料的白光LED。其技术是先在ZnSe单晶基底上生长一层CdZnSe薄膜,通电后该薄膜发出的蓝光与基板ZnSe作用发出互补的黄光,从而形成白光光源。美国Boston大学光子研究中心用同样的方法在蓝光GaN-LED上叠放一层AlInGaP半导体复合物,也生成了白光。
  通过以上的方法,可以得到LedJ电子大屏幕的核心――外延片。而我们选购LED产品时,处延片(也叫芯片)的选择尤为重要。

                                (2010-05-14 )

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