Pagrindo medžiaga yra puslaidininkių apšvietimo pramonės technologijų plėtros kertinis akmuo. Skirtingos pagrindo medžiagos, skirtingos epitaksinės augimo technologijos, lustų apdorojimo technologijos ir prietaisų pakavimo technologijos poreikis, pagrindo medžiaga lemia puslaidininkių apšvietimo technologijos plėtrą.
Substrato medžiagos pasirinkimas iš esmės priklauso nuo šių devynių aspektų:
Gera struktūrinė charakteristika, epitaksinė medžiaga ir substrato kristalų struktūra, to paties ar panašaus, grotelių pastovių neatitikimo laipsnis yra mažas, geras kristališkumas, defektų tankis yra mažas
Gera sąsajos charakteristika, skatina epitaksinės medžiagos sukėlimą ir stiprią sukibimą
Cheminis stabilumas yra geras, epitaksinis temperatūros augimas ir atmosfera nėra lengva suskaidyti ir korozija
Gera šiluminė našumas, įskaitant gerą šilumos laidumą ir šiluminę varžą
Geras laidumas, gali būti sudaryta ir nuleista struktūra
Geras optinis našumas, audinys, pagamintas iš substrato spinduliuojamos šviesos, yra nedidelis
Geros mechaninės savybės, lengvas prietaiso apdorojimas, įskaitant retinimą, poliravimą ir pjovimą
Žema kaina
Didelio dydžio, paprastai reikia ne mažiau kaip 2 colių skersmens
Substrato parinkimas, siekiant patenkinti devynis aspektus, yra labai sunkus. Todėl šiuo metu tik per epitaksinio augimo technologijos pakeitimus ir prietaisų apdorojimo technologijas galima prisitaikyti prie skirtingų puslaidininkių šviesos spinduliuojančių prietaisų tyrimų ir kūrimo bei gamybos substratų. Galiumo nitridui yra daug substratų, tačiau gamybai gali būti naudojami tik du substratai, ty safyro Al2O3 ir silicio karbido SiC substratai. 2-4 lentelėje kokybiškai palyginamas penkių substratų našumas galio nitrido augimui.
Substrato medžiagos įvertinime turi būti atsižvelgiama į šiuos veiksnius:
Substrato struktūra ir epitaksinės plėvelės sutapimas: epitaksinė medžiaga ir substrato medžiagos kristalinė struktūra, to paties ar panašaus, grotelių pastovios neatitikimo mažos, geros kristališkumo, defektų tankis yra mažas;
Substrato šilumos plėtimosi koeficientas ir epitaksinės plėvelės atitikimas: labai svarbus šilumos plėtimosi koeficientas, todėl epitaksinis plėvelė ir pagrindo medžiaga terminio plėtimo koeficiento skirtumu ne tik gali sumažinti epitaksinės plėvelės kokybę, bet ir įtaiso darbo procese, dėl šilumos sukeltų prietaiso pažeidimų;
Substrato cheminis stabilumas ir epitaksinės plėvelės atitiktis: substrato medžiaga turi būti gero cheminio stabilumo, epitaksinės augimo temperatūros ir atmosferos nėra lengva suskaidyti ir korozijos, dėl cheminės reakcijos su epitaksiniu plėvele negalima sumažinti epitaksinio filmo kokybė;
Sudėtingumo laipsnio ir išlaidų lygio parengimas medžiaga: atsižvelgiant į pramonės plėtros poreikius, pagrindo medžiagų paruošimo reikalavimus paprasta, sąnaudos neturėtų būti didelės. Pagrindo dydis paprastai yra ne mažesnis kaip 2 coliai.
Šiuo metu GaN pagrindu pagamintose šviesos dioduose yra daugiau pagrindo medžiagų, tačiau šiuo metu yra tik du substratai, kuriuos galima naudoti komercializuoti, ty safyro ir silicio karbido substratus. Kiti, tokie kaip GaN, Si, ZnO substratas, dar yra vystymosi stadijoje, vis dar yra toli nuo industrializacijos.
Galio nitridas:
Idealus substratas GaN augimui yra GaN kristalinė medžiaga, kuri gali gerokai pagerinti epitaksinės plėvelės kristalų kokybę, sumažinti dislokacijos tankį, pagerinti prietaiso tarnavimo laiką, pagerinti šviesos efektyvumą ir pagerinti prietaiso darbo srovės tankį. Tačiau GaN kristalo paruošimas yra labai sunkus, kol nėra veiksmingo būdo.
Cinko oksidas:
ZnO galėjo tapti GaN epitaksinės kandidačių substratu, nes abu yra labai ryškūs panašumai. Abi kristalinės struktūros yra vienodos, grotelių atpažinimas yra labai mažas, draudžiamo juostos plotis yra arti (juostos su pertraukiama verte yra maža, kontaktinė barjera yra maža). Tačiau mirtinas ZnO kaip GaN epitaksinio substrato silpnumas yra lengvai skaidomas ir korozuojamas GaN epitaksinio augimo temperatūroje ir atmosferoje. Šiuo metu ZnO puslaidininkių medžiagų negalima naudoti optoelektroniniams prietaisams arba aukštos temperatūros elektroniniams prietaisams gaminti, daugiausia medžiagos kokybė nepasiekia prietaiso lygio, o P tipo dopingo problemos iš tiesų nėra išspręstos, tinka ZnO pagrindu puslaidininkių medžiagų auginimo įranga dar nėra sėkmingai vystoma.
S apphire:
Labiausiai paplitęs GaN augimo substratas yra Al2O3. Jo pranašumai yra geras cheminis stabilumas, nesugeria matomos šviesos, yra priimtina, gamybos technologija yra gana brandi. Blogas šilumos laidumas Nors prietaisas nėra veikiamas nedidelėje dabartinėje darbovietėje, nėra pakankamai akivaizdus, tačiau didelio srovės prietaiso galia, veikiant problemai, yra labai svarbus.
Silicio karbidas:
SiC kaip substrato medžiaga, plačiai naudojama safyruose, nėra trečiojo substrato, skirto komercinei GaN LED gamybai. SiC substratas turi gerą cheminį stabilumą, gerą elektrinį laidumą, gerą šilumos laidumą, nesugeria matomos šviesos, tačiau aspektų stoka taip pat yra labai svarbi, pavyzdžiui, kaina yra per didelė, kristalų kokybė yra sunku pasiekti Al2O3 ir Si geras mechaninis apdorojimo efektyvumas yra prastos. Be to, SiC substratas absorbuoja 380 nm žemiau UV spindulių, netinkamas UV spindulių plitimui, mažesnėms nei 380 nm. Dėl tinkamo SiC substrato laidumo ir šilumos laidumo jis gali išspręsti GaN LED prietaiso energijos šilumos išsklaidymo problemą, todėl ji atlieka svarbų vaidmenį puslaidininkių apšvietimo technologijose.
Palyginti su safyro, SiC ir GaN epitaksinės plėvelės grotelių atitikimu. Be to, SiC turi mėlynas liuminescencines savybes ir mažai atsparios medžiagos gali gaminti elektrodus, todėl prietaisas prieš epitaksinės plėvelės pakavimą yra visiškai išbandytas, kad sustiprintų SiC kaip substrato medžiagos konkurencingumą. Kadangi sluoksniuotos SiC struktūros yra lengvai suskaidomos, tarp substrato ir epitaksinės plėvelės galima gauti aukštos kokybės plyšio paviršių, kuris labai supaprastina prietaiso struktūrą; bet tuo pačiu metu, dėl savo sluoksniuotos struktūros, epitaksinis filmas pristato daugybę trūkumų.
Šviesos efektyvumo tikslas yra tikėtis GaN substrato GaN, kad būtų pasiekta nedidelė kaina, o taip pat per GaN substratą, kad būtų pasiekta efektyvi didelė sritis, vienos lempos didelė galia, taip pat supaprastinta technologija ir pagerėja derlius. Kai puslaidininkių apšvietimas tapo realybe, jo reikšmė tiek, kiek Edisonas išrado kaitinamąsias spinduliuotę. Kartą substratuose ir kitose pagrindinėse technologijų srityse, kad būtų pasiektas proveržis, bus sparčiai vystomas jos industrializacijos procesas.
Karšto produktai : šviesos diodų spalvos keitimo lemputė , dekoruota apšvietimo juosta , DLC LED panelė , vandeniui atspari šviesos diodo panelės lempa , LED dekoruota apšvietimo juosta , matinis objektyvo tiesinis žibintas , 300 W galios aukštas įlankoje
