Alusmaterjal on pooljuhtvalgustite tehnoloogia arendamise nurgakivi. Erinevad substraadimaterjalid, vajadus erinevate epitaksiaalsete kasvutehnoloogiate, kiipide töötlemise tehnoloogia ja seadmete pakendamise tehnoloogia järele, substraadi materjal määrab pooljuhtvalgustuse tehnoloogia arengu.
Substraadi materjali valik sõltub peamiselt järgnevatest üheksast aspektist:
Hea struktuurne omadus, epitaxial materjal ja substraadi kristallstruktuur on sama või sarnane, võre konstantse mittevastavuse määr on väike, hea kristalsus, defekti tihedus on väike
Hea liidese omadused soodustavad epitaksiaalse materjali kärpimist ja tugevat nakkumist
Keemiline stabiilsus on hea, temperatuuri epitaksiaalses kasvus ja atmosfääris ei ole kergesti lagunenud ja korrosioon
Hea soojusvõime, sealhulgas hea soojusjuhtivus ja soojustakistus
Hea juhtivus, saab valmistada üles ja alla struktuuri
Hea optiline jõudlus, substraadi valguse poolt toodetud kangas on väike
Hea mehaaniline omadus, seadme lihtne töötlemine, sh hõõrdumine, poleerimine ja lõikamine
Madal hind
Suur suurus nõuab üldjuhul läbimõõtu vähemalt 2 tolli
Substraadi valik ülalnimetatud üheksa aspekti saavutamiseks on väga raske. Seetõttu on praegu ainult epitaksiaalse kasvutehnoloogia muutmise ja seadmete töötluse tehnoloogia, mis on kohandatud pooljuhtkiirguse valgust kiirgava seadme uurimis- ja arendustegevuse ja tootmise erinevate põhimõtetega. Gaasiumnitriidi jaoks on palju substraate, kuid tootmiseks on võimalik kasutada ainult kahte substraati, nimelt sapphire Al2O3 ja ränikarbiidi SiC substraate. Tabelis 2-4 võrreldakse kvalitatiivselt viie substraadi toimet galliumnitriidi kasvu suhtes.
Substraadi materjali hindamisel tuleb arvestada järgmisi tegureid:
Substraadi ja epitaksiaalse filmi kokkulangevuse struktuur: epitaksiaalne materjal ja substraadi materjali kristallstruktuur, sama või sarnane, võre konstantne mittevastavus, väike, hea kristalsus, defekti tihedus on väike;
Substraadi soojuspaisumistegur ja epitaksiaalse filmi sobitamine: matriitsu soojuspaisumistegur on väga tähtis, epitaksiafilm ja substraadi materjal termilise laienduse koefitsiendi erinevuses ei ole võimalik mitte ainult epitaksiafilmi kvaliteedi vähendamiseks, vaid ka seadme tööprotsessis põhjustatud kuumuse tõttu seadme kahjustus;
Substraadi keemiline stabiilsus ja epitaksiaalse filmi kokkulangevus: substraadimaterjalil peab olema hea keemiline stabiilsus, epitaksiaalsel kasvutase ja atmosfääri ei ole kerge lõhkuda ega korrosiooni tõttu, kuna epitaksiafilmide keemiline reaktsioon ei ole võimalik vähendada epitaksiaalse filmi kvaliteet;
Raskuste raskusastme ja kulude taseme materjalide ettevalmistamine: võttes arvesse tööstuse arengu vajadusi, on substraadi materjali ettevalmistamise nõuded lihtsad, maksumus ei tohiks olla kõrge. Substraadi suurus on üldiselt vähemalt 2 tolli.
GaN-põhiste LED-de jaoks on praegu rohkem substraatmaterjale, kuid praegu on ainult kaks substraati, mida saab kommertsialiseerimiseks kasutada, nimelt safiir- ja ränikarbiidi substraadid. Teised, nagu näiteks GaN, Si, ZnO substraat, on veel arengujärgus, on tööstusest veel kaugel.
Gallium nitriid:
GaN-i kasvu ideaalne substraat on GaN-i kristallmaterjal, mis võib märkimisväärselt parandada epitaksiafilmi kristallide kvaliteeti, vähendada dislokatsiooni tihedust, parandada seadme tööiga, parandada valgustõhusust ja parandada seadme töövoolu tihedust. Kuid GaN-i monokristalli valmistamine on väga raske, seni pole efektiivset moodust.
Tsinkoksiid:
ZnO on saanud GaN-epitaxial kandidaat substraat, sest need kaks on väga silmatorkav sarnasus. Mõlemad kristallstruktuurid on ühesugused, võre tuvastamine on väga väike, keelatud riba laius on lähedane (riba, mille katkendlik väärtus on väike, kontaktbarjäär on väike). Kuid ZnO kui GaN epitaksiaalse substraadi surmav nõrkus on kergesti lagunevad ja korrodeeruvad GaN epitaxiaalse kasvu temperatuuril ja atmosfääris. Praegu ei saa ZnO pooljuhtmaterjale optoelektrooniliste seadmete või kõrgtemperatuursete elektroonikaseadmete tootmiseks kasutada, kuna materjali kvaliteet ei ulatu seadme tasemeni ja P-tüüpi dopingu probleemid ei ole tegelikult lahendatud, sobivad ZnO-põhiseks pooljuhtmaterjalide kasvatamise seadmed pole veel edukalt arenenud.
S apphire:
GaN-i kasvu kõige sagedasem alus on Al2O3. Selle eelised on head keemilist stabiilsust, ei ima nähtavat valgust, taskukohane, tootmistehnoloogia on suhteliselt küps. Kehv soojusjuhtivus Kuigi seade ei ole avatud väikeses praeguses töös ei ole piisavalt selge, kuid suure voolu seadme võimuses probleemi töökoha all on väga silmapaistev.
Ränikarbiid:
SiC kui substraatmaterjali, mida laialdaselt kasutatakse safiiris, puudub GaN LED tööstusliku tootmise jaoks kolmas substraat. SiC substraadil on hea keemiline stabiilsus, hea elektrijuhtivus, hea soojusjuhtivus, ei ima nähtavat valgust, kuid aspektide puudumine on samuti väga silmatorkav, näiteks hind on liiga kõrge, kristallide kvaliteet on raske saavutada Al2O3 ja Si hea, mehaaniline töötlemine on nõrk. Lisaks on SiC substraadi neeldumine 380 nm allpool UV-kiirgust, mis ei sobi UV-valgusdioodide arendamiseks alla 380 nm. SiC substraadi kasuliku juhtivuse ja soojusjuhtivuse tõttu saab see lahendada GaN LED-seadme soojuseralduse probleemi, seega on see pooljuhtide valgustustehnoloogias oluline roll.
Võrreldes safiiri, SiC ja GaN epitaksiaalsete kilevõrgudega, on paranenud. Lisaks sellele on SiC-l sinine luminestsentsomadused ja madala takistusmaterjaliga elektroodid, nii et seade enne epitaksiaalse filmi pakendamist on täielikult testitud, et tugevdada SiC kui substraadi materjali konkurentsivõimet. Kuna SiC kihiline struktuur on kergesti lõhestatav, võib substraadi ja epitaksiaalse filmi vahel saada kõrge kvaliteediga lõikamispinna, mis oluliselt lihtsustab seadme struktuuri; kuid samal ajal, kuna selle kihiline struktuur, Epitaksiaalne film tutvustab suurt arvu defektseid samme.
Valgustõhususe saavutamise eesmärk on loota GaN-i substraadi GaN-ile, et saavutada madalat hinda, kuid ka GaN-substraadi abil, et saavutada efektiivne, suur ala, ühe lampi kõrge jõudlus, samuti juhitud tehnoloogia lihtsustamine ja saak paraneb. Kui pooljuhtvalgustus on reaalsuseks muutunud, on selle tähendus nii palju kui Edison välja hõõguv. Pärast läbimurre saavutamist substraadis ja teistes olulistes tehnoloogilistes valdkondades tehakse selle tööstusprotsess kiiret arengut.
Kuumad Tooted : LED-värvi muudab valgust , kaunistatud valgustusriba , DLC LED-paneel , veekindel LED-paneelivalgus , LED-dekoreeritud valgustustoru , läikiv objektiivi lineaarlamp , 300W võimsusega lahe
