Sustrato es la piedra angular del desarrollo de la tecnología de la industria de iluminación semiconductor. Materiales de sustrato diferentes, la necesidad de tecnología de crecimiento epitaxial, chip de procesamiento tecnología y dispositivo empaquetado, el sustrato determina el desarrollo de la tecnología de iluminación de semiconductores.
La elección del sustrato depende principalmente de los siguientes nueve aspectos:
Buenas características estructurales, material epitaxial y la estructura del cristal del sustrato de la misma o similar, grado de desajuste constante del enrejado es bien pequeño, cristalinidad, densidad del defecto es pequeño
Características de la interfaz buena, es favorable para la nucleación material epitaxial y adherencia fuerte
Estabilidad química es buena, en el crecimiento epitaxial de la temperatura y ambiente no es fácil de romper hacia abajo y a la corrosión
Buen rendimiento térmico, incluyendo buena conductividad térmica y resistencia térmica
Buena conductividad, se puede hacer arriba y abajo de la estructura
Buen rendimiento óptico, la tela producida por la luz emitida por el sustrato es pequeña
Buenas propiedades mecánicas, fáciles procesamiento del dispositivo, incluyendo adelgazamiento, pulido y corte
Precio bajo
De gran tamaño, generalmente requiere de no menos de 2 pulgadas de diámetro
Es muy difícil la elección del sustrato para cubrir los aspectos arriba de nueve. Por lo tanto, en la actualidad sólo a través de los cambios de tecnología de crecimiento epitaxial y tecnología para adaptarse a diferentes sustratos en el semiconductor emisor de luz dispositivo investigación y desarrollo y producción de proceso del dispositivo. Existen muchos sustratos para el nitruro de galio, pero hay solamente dos sustratos que pueden utilizarse para la producción, es decir, zafiro Al2O3 y silicon carbide SiC los sustratos. Tabla 2-4 compara cualitativamente el rendimiento de cinco sustratos para crecimiento de nitruro de galio.
Evaluación del material de sustrato debe tener en cuenta los siguientes factores:
La estructura del sustrato y el partido epitaxial de la película: el material epitaxial y la estructura de cristal material de sustrato de la constante del enrejado de la misma o similar, discrepancia pequeña, buena cristalinidad, densidad del defecto es baja;
El coeficiente de expansión térmica del sustrato y el partido película epitaxial: el coeficiente de expansión térmica del partido es muy importante, epitaxial de la película y el sustrato en la diferencia de coeficiente de expansión térmica no sólo es posible reducir la calidad de la película epitaxial, pero también en el dispositivo de proceso, debido al calor que causó daños al dispositivo;
La estabilidad química del sustrato y el partido película epitaxial: el sustrato debe tener buena estabilidad química, de la temperatura de crecimiento epitaxial y ambiente no es fácil de romper hacia abajo y a la corrosión, puede no debido a la reacción química con la película epitaxial para reducir la calidad de la película epitaxial;
Preparación material para el grado de dificultad y el nivel de costo: teniendo en cuenta las necesidades del desarrollo industrial, sustrato material preparación requisitos simples, el costo no debe ser alto. El tamaño del sustrato es generalmente no menos de 2 pulgadas.
Actualmente hay más materiales de substrato para el GaN-basado, pero actualmente hay sólo dos sustratos que pueden utilizarse para su comercialización, es decir, zafiro y sustratos de carburo de silicio. Otros como GaN, Si, sustrato de ZnO está todavía en fase de desarrollo, todavía hay cierta distancia de la industrialización.
Nitruro del galio:
El sustrato ideal para el crecimiento de GaN es GaN solo cristal material, que grandemente mejorar la calidad de cristal del película epitaxial, reducir la densidad de dislocación, mejorar la vida útil del dispositivo, mejorar la eficiencia luminosa y mejorar el dispositivo densidad de corriente de trabajo. Sin embargo, la preparación de GaN solo cristal es muy difícil, que hasta ahora no hay ninguna forma eficaz.
Óxido de zinc:
ZnO ha sido capaz de convertirse en sustrato de candidato epitaxial de GaN, porque los dos tienen un parecido muy llamativo. Tanto las estructuras cristalinas son los mismos, el reconocimiento de la celosía es muy pequeño, el ancho de banda prohibida es estrecha (banda con valor discontinuo es pequeño, barrera de contacto es pequeña). Sin embargo, la debilidad fatal del ZnO como substrato epitaxial de GaN es fácil de descomponer y corroe a la temperatura y la atmósfera de crecimiento epitaxial de GaN. En la actualidad, ZnO materiales del semiconductor no pueden utilizarse para la fabricación de dispositivos optoelectrónicos o dispositivos electrónicos de alta temperatura, principalmente la calidad del material no alcanza el nivel de dispositivo y p-tipo doping problemas no han sido solucionados realmente, conveniente para el equipo de crecimiento material semiconductor basadas en ZnO todavía no ha desarrollado con éxito.
Zafiro:
El sustrato más común para el crecimiento de GaN es Al2O3. Sus ventajas son la buena estabilidad química, no absorben la luz visible, accesible, tecnología de fabricación es relativamente madura. Conductividad termal pobre aunque el aparato no está expuesto en el trabajo actual pequeño no es bastante obvio, pero en el poder de dispositivo de alta corriente en el trabajo del problema es muy prominente.
Carburo de silicio:
SiC como material de sustrato utilizado en el zafiro, no hay ningún tercer sustrato para la producción comercial de GaN LED. SiC sustrato tiene buena estabilidad química, buena conductividad eléctrica, buena conductividad termal, no absorben la luz visible, pero también es muy destacada, la falta de aspectos como el precio es demasiado alto, la calidad del cristal es difícil de lograr Al2O3 y Si así rendimiento de procesamiento mecánico, buena es pobre, además, absorción del sustrato de SiC de 380 nm por debajo de la UV la luz, no es adecuado para el desarrollo de LEDs de UV por debajo de 380 nm. Debido a la conductividad beneficioso y la conductividad térmica del sustrato SiC, puede solucionar el problema de la disipación de calor de potencia tipo dispositivo LED GaN, por lo que desempeña un papel importante en la tecnología de iluminación de semiconductores.
En comparación con zafiro, SiC y GaN película epitaxial enrejado que empareja se mejora. Además, SiC tiene una propiedades luminiscentes azules y un material de baja resistencia, puede hacer electrodos, para que el dispositivo antes del empaque de la película epitaxial es probado completamente para mejorar (SiC) como una competitividad material de substrato. Puesto que la estructura en capas de SiC es fácilmente troceada, una superficie de escote de alta calidad puede obtenerse entre el substrato y la película epitaxial, que simplifica enormemente la estructura del dispositivo; pero al mismo tiempo, debido a su estructura en capas, la película epitaxial presenta a un gran número de pasos defectuosos.
El objetivo de lograr la eficacia luminosa es esperanza para que el GaN del sustrato de GaN lograr a bajo costo, pero también a través del sustrato GaN a eficiente, área grande, alta potencia de lámpara para lograr, así como de simplificación de la tecnología impulsada y rendimiento mejorar. Una vez que la iluminación de semiconductores se ha convertido en una realidad, su importancia tanto como Edison inventó incandescente. Una vez en el sustrato y otras áreas de la tecnología clave para lograr un gran avance, su proceso de industrialización se hará rápido desarrollo.
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