GaN-LED-Strukturepitaxie auf flachem oder PSS-Saphirsubstrat

GaN-LED-Strukturepitaxie auf flachem oder PSS-Saphirsubstrat

GaN-LED-Struktur, die auf nanoskaligen Mustern gewachsen ist Saphir (Al2O3) Substrat mit hoher Effizienz der Photolumineszenz und Elektrolumineszenz bereitgestellt werden. Aufgrund der hohen Anpassungsfähigkeit des Epitaxieprozesses in der LED-Heterostruktur auf InGaN/GaN-Quantentrog-Basis können wir jedoch keine optimale Lösung für strukturierte Saphirsubstrate finden. Das Design von Mustern ändert sich ständig, und es wird in Zukunft keine Konvergenz im Design von gemusterten Saphirsubstraten geben. Typische Musterformen sind Kegel, Kuppeln, quadratische Kegel oder trigonale Kegel. Obwohl die akademische Forschung zeigt, dass die Lichteffizienz umso besser ist, je kleiner die Mustergröße (100-1000 nm), aber die LED-Industrie dominiert immer noch mit 3-4 um Mustern für die wachsende InGaN/GaN-LED-Struktur und die Arbeit an Galliumnitrid-Mikro-LED-Bauelementen. Spezifikation doppelseitig poliert GaN PSS-Wafer von PAM-XIAMEN wie folgt:

GaN-LED-Struktur auf Saphirsubstrat

1. Spezifikation der InGaN / GaN-LED-Struktur auf Saphirsubstrat

PAM160506-LED

1

 

Lieferung und Lieferung eines 2-Zoll-LED-GaN-Epitaxiewafers auf PSS (Patterned Sapphire Substrate) doppelseitig poliertem Saphirsubstrat

 

1-1 Wachstumstechnik – MOCVD, Struktur wie in Punkt 3 gezeigt
1-2 Wellenlängenbereich: 450-460 nm
1-3 Substratmaterial:
1-4 flaches Saphirsubstrat (Al2O3)-PSS-Substrat
1-5 Vorderseite: PSS-Muster
1-6 Rückseite: Feingeschliffene oder Epi-polierte Rauheit ≤ 0.3um
1-7 Substratleitung: isolierend
1-8 Substratausrichtung: c-Ebene (0001) 0,2°±0,1°
1-9 Durchmesser: 50,8 mm ± 0,15 mm
1-10 Dicke: 430um±20um
1-11 Hohe Helligkeit und LED-Chip-Spezifikation wie unten aufgeführt

 

LED-Struktur auf Nitridbasis

Nitrid-basierte LED-Struktur auf Saphir-Schemadiagramm

2. GaN based LED Chip

LED-Chip mit den oben genannten GaN-LED-Wafer sollte folgende Spezifikation haben.

(Basierend auf 10mil * 23mil Chips, ITO-Prozess)

Parameter Voraussetzung Symbol Spec. Ertrag
Durchlassspannung Wenn = 20mA Vf 3.4V ≥90%
Reve

siehe Ableitstrom

Vr= -8V Ir ≤1μA ≥90%
Sperrspannung Ir=10μA Vr ≥15V ≥90%
Bereich der dominanten Wellenlänge Wenn = 20mA d 7,5 nm ≥70%
Strahlungsfluss Wenn = 20mA Po [email protected] ≥70%
ESD (HBM) - ESDV ≥2000V ≥70%

 

The LED chip fabrication process should be:

a) Clean Indium Ball: after you get our wafers, you need to clean indium ball for the next process;

b)ICP etch;

c)Etching, making electrode;

d)Evaporation;

e)Rough grinding;fine grinding (grinding the sapphire substrate to 100um);

f)Laser cutting;

g)Point measurement; Testing (mainly test wavelength/light intensity/VF).

3. Epitaxiales Wachstum der blauen InGaN/GaN-Quantenwell-LED-Struktur

Auf einem Saphirsubstrat wird eine Trockenätzmaske aufgewachsen, und die Maske wird mit einem Standard-Photolithographieverfahren strukturiert. Der Saphir wird mit der ICP-Ätztechnik geätzt und die Maske entfernt. Und dann wird darauf GaN-Material gezüchtet, um die vertikale Epitaxie des GaN-Materials zur horizontalen Epitaxie zu machen. Was das Ätzen betrifft, wird es (Trockenätzen/Nassätzen auf dem C-Ebenen-Saphir) verwendet, um Muster auf Mikro- oder Nanoebene mit spezifischen Regeln der Mikrostruktur auf dem Saphirsubstrat zu entwerfen und zu erzeugen, um die Ausgangslichtform des GaN . zu steuern LED-Geräte. Tatsächlich erzeugt das konkav-konvexe Muster auf dem Saphirsubstrat einen Lichtstreu- oder Brechungseffekt, um die Lichtleistung zu erhöhen. Gleichzeitig erzeugen auf strukturierten Saphirsubstraten gewachsene GaN-Dünnschichten einen seitlichen epitaktischen Effekt, reduzieren den Spaltdefekt zwischen GaN und Saphir, verbessern die Qualität der Epitaxie und verbessern die interne Quanteneffizienz der LED und erhöhen die Lichtextraktionseffizienz . Im Vergleich zu LEDs, die auf flachen Saphirsubstraten aufgewachsen sind, kann PSS die Helligkeit von nanostrukturierten LED-Geräten um mehr als 70 % erhöhen.

4. Wie verbessert das gemusterte Substrat die Effizienz der LED-Lichtextraktion?

Das PSS kann die Photonen außerhalb des Totalreflexionskegels in den Totalreflexionskegel streuen, wodurch die Lichtextraktionseffizienz verbessert wird, die insbesondere als Abbildung a). Dieser Effekt ist äquivalent zu einer Erhöhung des kritischen Winkels des Photonenüberlaufs, dargestellt als Abbildung b). Studien haben ergeben, dass auf PSS gezüchtete GaN-basierte Leuchtdioden die Lichtextraktionseffizienz um bis zu 30 % steigern können.

Schematische Darstellung der Lichtextraktion

Das strukturierte Saphirsubstrat verbessert das epitaktische Wachstum von Nitrid durch Verringern der Fehlanpassungsversetzungen, und die Reduzierung dieser Fehlanpassungsversetzungen wird durch das strukturierte Saphirsubstrat bewirkt, um das seitliche Wachstum zu erhöhen, d. h. das Wachstum parallel zur Substratoberfläche. Fehlpassungsversetzungen gehen im Allgemeinen durch traditionelle flache Saphirsubstrate oder gemusterte Saphir

Das Substrat tritt während des anfänglichen epitaktischen Wachstums der Keimbildungsstufe auf. Viele Forscher haben Transmissionselektronenmikroskope verwendet, um herauszufinden, dass durch die Verbesserung der lateralen Zusammensetzung des epitaktischen Wachstums der GaN-LED-Struktur auf einem strukturierten Saphirsubstrat Fehlanpassungsversetzungen reduziert werden können.

Da Elektronen und Löcher (Kombination) an der Versetzungslinie einer nichtstrahlenden Rekombination unterliegen, ist die Reduzierung von Fehlanpassungsversetzungen in der aktiven Schicht einer der wichtigsten Faktoren zur Verbesserung der Lichtumwandlungseffizienz (auch bekannt als interne Quanteneffizienz). Im Allgemeinen kann das strukturierte Saphirsubstrat durch Verbesserung der Qualität des epitaktischen Quantentopfs die interne Quanteneffizienz für GaN-auf-Saphir-LEDs um etwa 30% erhöhen. Natürlich haben die Größe, Form, Qualität des Musters und die Optimierung der epitaktischen Wachstumsleistung der GaN-LED-Struktur, die zu verschiedenen Musterdesigns passt, alle einen großen Einfluss auf die Verbesserung der internen Quanteneffizienz des strukturierten Saphirsubstrats.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail unter [email protected] und [email protected].

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