Materiale del substrato è la pietra angolare del semiconduttore lo sviluppo di tecnologia di industria di illuminazione. Materiali di substrato differenti, la necessità di crescita epitassiale di diversa tecnologia, chip tecnologia e tecnologia di confezionamento del dispositivo di elaborazione, materiale del substrato determina lo sviluppo della tecnologia di illuminazione dei semiconduttori.
La scelta del materiale di substrato dipende principalmente i seguenti aspetti di nove:
Buone caratteristiche strutturali, materiale epitassiale e la struttura di cristallo di substrato di uguali o simili, grado di disallineamento costante della grata è piccola, buono cristallinità, densità di difetti è piccolo
Caratteristiche di buona interfaccia, è favorevole alla nucleazione materiale epitassiale e forte adesione
Stabilità chimica è buona, nella crescita epitassiale della temperatura e atmosfera non è facile da rompere giù e corrosione
Buone prestazioni termiche, tra cui buona conducibilità termica e resistenza termica
Buona conducibilità, può essere fatto su e giù per struttura
Buona resa ottica, il tessuto prodotto dalla luce emessa dal substrato è piccolo
Buone proprietà meccaniche, facile elaborazione del dispositivo, tra cui diradamento, lucidatura e taglio
Prezzo basso
Grandi dimensioni, richiede generalmente un diametro non inferiore a 2 pollici
La scelta del substrato per soddisfare i suddetti nove aspetti è molto difficile. Pertanto, allo stato attuale solo attraverso il cambiamento di tecnologia di crescita epitassiale e dispositivo di tecnologia per adattarsi ai diversi substrati ricerca di dispositivo semiconduttore che emette luce, sviluppo e produzione di elaborazione. Ci sono molti substrati per nitruro di gallio, ma ci sono solo due substrati che possono essere utilizzati per produzione, vale a dire zaffiro Al2O3 e silicio carburo SiC substrati. Tabella 2-4 qualitativamente Confronta le prestazioni di cinque substrati per la crescita di nitruro di gallio.
Valutazione del materiale di substrato deve tener conto dei seguenti fattori:
La struttura del substrato e la partita di pellicola epitassiale: il materiale epitassiale e la struttura di cristallo materiale di substrato della costante della grata di uguali o simili, mancata corrispondenza piccolo, buona cristallinità, densità di difetti è basso;
Il coefficiente di dilatazione termica del substrato e la partita di pellicola epitassiale: il coefficiente di espansione termica della partita è molto importante, epitassiale film e materiale del substrato nella differenza di coefficiente di dilatazione termica non è solo possibile ridurre la qualità del film epitassiali, ma anche nel dispositivo funziona processo, a causa del calore causato danni al dispositivo;
La stabilità chimica del substrato e la partita di pellicola epitassiale: materiale del substrato dovrebbe avere buona stabilità chimica, la temperatura di crescita epitassiale e atmosfera non è facile da rompere giù e corrosione, può non a causa della reazione chimica con il film epitassiale di ridurre la qualità del film epitassiali;
Preparazione del materiale di grado di difficoltà e il livello di costo: tenendo conto delle esigenze di sviluppo industriale, substrato materiale preparazione requisiti semplici, il costo non dovrebbe essere elevato. Il formato del substrato è generalmente non inferiore a 2 pollici.
Ci sono attualmente più materiali del substrato per i LED su GaN, ma attualmente esistono solo due substrati che possono essere utilizzati per la commercializzazione, vale a dire zaffiro e substrati di carburo di silicio. Altro come GaN, Si, substrato di ZnO è ancora in fase di sviluppo, c'è ancora una certa distanza dall'industrializzazione.
Nitruro di gallio:
Il substrato ideale per la crescita di GaN è GaN cristallo singolo materiale, che può notevolmente migliorare la qualità di cristallo della pellicola epitassiale, ridurre la densità di dislocazione, migliorare la vita lavorativa del dispositivo, migliorare l'efficienza luminosa e migliorare il dispositivo densità di corrente di lavoro. Tuttavia, la preparazione di GaN singolo cristallo è molto difficile, che finora non c'è alcun modo efficace.
Ossido di zinco:
ZnO è stato in grado di diventare substrato candidato epitassiali di GaN, perché i due hanno una somiglianza molto particolare. Sia le strutture cristalline sono le stesse, il riconoscimento della grata è molto piccolo, la larghezza di banda proibita è vicina (band con valore discontinuo è piccolo, barriera di contatto è piccola). Tuttavia, la debolezza fatale del ZnO come un substrato epitassiale di GaN è facile scomporre e corrodono alla temperatura e atmosfera di crescita epitassiale di GaN. Allo stato attuale, ZnO materiali semiconduttori non possono essere utilizzati per la fabbricazione di dispositivi optoelettronici o dispositivi elettronici ad alta temperatura, principalmente la qualità del materiale non raggiunge il livello di dispositivo e il P-tipo problemi di doping non sono stati risolti veramente, adatto per attrezzature per semiconduttori basati su ZnO crescita materiale non ha ancora sviluppato con successo.
Zaffiro:
Il substrato più comune per la crescita di GaN è Al2O3. I suoi vantaggi sono buona stabilità chimica, non assorbono la luce visibile, accessibile, tecnologia di produzione è relativamente matura. Scarsa conducibilità termica anche se il dispositivo non è esposta nel piccolo lavoro attuale non è abbastanza ovvio, ma nella potenza del dispositivo ad alta corrente nell'ambito dei lavori del problema è molto prominente.
Carburo di silicio:
SiC come materiale di substrato, ampiamente usato in zaffiro, non c'è nessun terzo substrato per la produzione commerciale di GaN LED. SiC substrato ha buona stabilità chimica, buona conduttività elettrica, buona conducibilità termica, non assorbono la luce visibile, ma la mancanza di aspetti è inoltre molto prominente, come il prezzo è troppo alto, la qualità di cristallo è difficile raggiungere così Al2O3 e Si le prestazioni di elaborazione meccanica, buona sono scarsa, In aggiunta, SiC assorbimento di substrato di 380 nm sotto UV luce, non adatto per lo sviluppo di UV LED sotto i 380 nm. A causa del benefico conducibilità e la conducibilità termica del substrato di SiC, può risolvere il problema della dissipazione di calore del tipo di alimentazione dispositivo di GaN LED, quindi gioca un ruolo importante nella tecnologia di illuminazione dei semiconduttori.
Rispetto a sapphire, SiC e il GaN pellicola epitassiale grata corrispondenza è migliorato. Inoltre, SiC ha una proprietà luminescente blu e un materiale di bassa resistenza, può rendere elettrodi, in modo che il dispositivo prima del confezionamento della pellicola epitassiale è completamente testato per migliorare il SiC come una competitività di materiale di substrato. Poiché la struttura stratificata del SiC è facilmente spaccata, una superficie di clivaggio di alta qualità può essere ottenuta tra il substrato e il film epitassiale, che semplifica notevolmente la struttura del dispositivo; ma allo stesso tempo, grazie alla sua struttura a strati, pellicola epitassiale introduce un gran numero di passaggi difettosi.
L'obiettivo di raggiungere efficienza luminosa è a sperare per il GaN del substrato GaN ottenere a basso costo, ma anche attraverso il substrato di GaN di condurre alla efficiente, grande area, alto potere della singola lampada per raggiungere, così come tecnologia guidato semplificazione e resa migliorare. Una volta l'illuminazione semiconductor è diventato una realtà, il suo significato come Edison inventò incandescente. Una volta nel substrato e altre aree di tecnologia chiave per ottenere una vera svolta, suo processo di industrializzazione sarà reso rapido sviluppo.
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