GaN-LED-Strukturepitaxie auf flachem oder PSS-Saphirsubstrat

GaN-LED-Struktur im Nanomaßstab gemustert gewachsenSaphir (Al₂Ö₃) Substratkann mit einer hohen Effizienz der Photolumineszenz und Elektrolumineszenz ausgestattet werden. Aufgrund der hohen Anpassungsfähigkeit des Epitaxieprozesses in der auf InGaN/GaN-Quantentöpfen basierenden LED-Heterostruktur können wir jedoch nicht die optimale Lösung für strukturierte Saphirsubstrate erhalten. Das Design von Mustern ändert sich ständig und es wird in Zukunft keine Konvergenz beim Design gemusterter Saphirsubstrate geben. Typische Musterformen sind Kegel, Kuppeln, quadratische Kegel oder trigonale Kegel. Auch wenn wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass die Lichteffizienz umso besser ist, je kleiner die Mustergröße (100–1000 nm), so dominiert die LED-Industrie immer noch mit 3–4-um-Mustern für das Wachstum von InGaN/GaN-LED-Strukturen und der Arbeit an Galliumnitrid-Mikro-LED-Geräten. Spezifikation der doppelseitig polierten SeiteGaN-PSS-Wafervon PAM-XIAMEN wie folgt:

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

PAM160506-LED

1	Lieferung und Lieferung eines 2-Zoll-LED-GaN-Epitaxiewafers auf doppelseitig poliertem PSS-Saphirsubstrat (Patterned Sapphire Substrate).
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 ≤ 0,3 um
1-7	Untergrundleitung: Isolierend
1-8	Substratausrichtung: c-Ebene (0001) 0,2° ± 0,1°
1-9	Durchmesser: 50,8 mm ± 0,15 mm
1-10	Dicke: 430 um ± 20 um
1-11	Hohe Helligkeit und LED-Chip-Spezifikation wie unten aufgeführt

 

Schematische Darstellung einer LED-Struktur auf Nitridbasis auf einem Saphir

Eigenschaften:

Hohe Gleichmäßigkeit und gute Wiederholgenauigkeit

2. GaN-basierter LED-Chip

LED-Chip unter Verwendung des oben genanntenGaN-LED-Wafersollte folgende Spezifikation haben.

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

Parameter	Voraussetzung	Symbol	Spec.	Ertrag
Durchlassspannung	Wenn = 20mA	Vf	3.4V	≥90%
Reve siehe Leckstrom	Vr= -8V	Ir	≤1μA	≥90%
Sperrspannung	Ir=10μA	Vr	≥15V	≥90%
Bereich der dominanten Wellenlänge	Wenn = 20mA	△λd	7,5 nm	≥70%
Strahlungsfluss	Wenn = 20mA	Po	≥23mW@455nm	≥70%
ESD (HBM)	——	ESDV	≥2000V	≥70%

 

Der LED-Chip-Herstellungsprozess sollte wie folgt aussehen:

a) Indiumkugel reinigen: Nachdem Sie unsere Wafer erhalten haben, müssen Sie die Indiumkugel für den nächsten Prozess reinigen.

b)ICP-Ätzung;

c)Ätzen, Elektroden herstellen;

d) Verdunstung;

e) Grobschleifen; Feinschleifen (Mahlen des Saphirsubstrats auf 100 µm);

f)Laserschneiden;

g) Punktmessung; Tests (hauptsächlich Testwellenlänge/Lichtintensität/VF).

3. Epitaktisches Wachstum der InGaN/GaN Quantum Well Blue LED-Struktur

Eine Trockenätzmaske wird auf einem Saphirsubstrat gezüchtet und die Maske wird mit einem standardmäßigen Fotolithographieprozess strukturiert. Der Saphir wird mittels ICP-Ätztechnik geätzt und die Maske entfernt. Und dann wird darauf GaN-Material gezüchtet, um die vertikale Epitaxie des GaN-Materials in eine horizontale Epitaxie umzuwandeln. Beim Ätzen (Trockenätzen/Nassätzen auf der C-Ebene des Saphirs) werden Muster auf Mikro- oder Nanoebene mit spezifischen Regeln der Mikrostruktur auf dem Saphirsubstrat entworfen und erzeugt, um die Ausgangslichtform der GaN-LED-Geräte zu steuern. Tatsächlich erzeugt das konkav-konvexe Muster auf dem Saphirsubstrat einen Lichtstreuungs- oder Brechungseffekt, um die Lichtleistung zu erhöhen. Gleichzeitig erzeugen auf strukturierten Saphirsubstraten gewachsene GaN-Dünnfilme einen lateralen epitaktischen Effekt, verringern den Spaltdefekt zwischen GaN und Saphir, verbessern die Qualität der Epitaxie, verbessern die interne Quanteneffizienz der LED und erhöhen die Lichtextraktionseffizienz. Im Vergleich zu LEDs, die auf flachen Saphirsubstraten wachsen, kann PSS die Helligkeit nanostrukturierter LED-Geräte um mehr als 70 % steigern.

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

Das PSS kann die Photonen außerhalb des Totalreflexionskegels in den Totalreflexionskegel streuen und dadurch die Effizienz der Lichtextraktion verbessern, was insbesondere der Fall istAbbildung a). Dieser Effekt entspricht einer Vergrößerung des kritischen Winkels des Photonenüberlaufs, dargestellt alsAbbildung b). Studien haben ergeben, dass auf PSS gewachsene GaN-basierte Leuchtdioden die Lichtextraktionseffizienz um bis zu 30 % steigern können.

Das strukturierte Saphirsubstrat verbessert das epitaktische Wachstum von Nitrid-LEDs durch die Reduzierung der Fehlanpassungsversetzungen, und die Verringerung dieser Fehlanpassungsversetzungen wird durch das strukturierte Saphirsubstrat verursacht, um das seitliche Wachstum, d. h. das Wachstum parallel zur Substratoberfläche, zu erhöhen. Fehlanpassungsversetzungen verlaufen im Allgemeinen durch traditionelle flache Saphirsubstrate oder strukturierte Saphire

Das Substrat entsteht während des anfänglichen epitaktischen Wachstums der Keimbildungsphase. Viele Forscher haben mithilfe von Transmissionselektronenmikroskopen herausgefunden, dass durch die Verbesserung der lateralen Zusammensetzung des epitaktischen Wachstums der GaN-LED-Struktur auf einem strukturierten Saphirsubstrat Fehlpassungsversetzungen reduziert werden können.

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

5. FAQ zu Nitrid-Epitaxie-Wafern für LED

F1:Gibt es auch blau/grüne Nitrid-Waferstrukturen mit Übergittern unterhalb der MQWs?

A:Ja, die Standard-Nitridstrukturen müssen mit Übergittern gezüchtet werden, sonst wäre die Elektrizität schwach.

F2:Bieten Sie auch Nitrid-Epitaxie-Wafer mit getempertem ITO als p-Kontakt an?

A:Wir können GaN-LED-Wafer mit getempertem ITO als p-Kontakt anbieten, es sind jedoch >=35 Wafer erforderlich.

F3:Was wäre für den von Ihnen bereitgestellten GaN-LED-Epi-Stack das ideale Metallisierungsschema für pGaN und nGaN?

A:Das ideale Elektrodenmaterial für pGaN und nGaN von LED-Epitaxiewafern sollte Gold sein.

F4:Sind auch die pGaN:Mg- und nGaN:Si-Schichten des LED-Wafers bereits aktiviert?

A:Nein, Sie können die pGaN:Mg- und nGaN:Si-Schichten des LED-Epiwafers mit Hochtemperaturgeräten bei XX ℃ für XX Minuten aktivieren. Für die konkreten Werte wenden Sie sich bitte an unser Vertriebsteam[email protected].

F5:Könnten Sie bitte mit dem technischen Personal die spezifische Beleuchtungsmethode für GaN-LED-Wafer bestätigen? Ich bin mir nicht sicher, weil ich noch nie versucht habe, es mit einer Waffel anzuzünden. Wie kann ich bei Verwendung einer Sondenstation Spannung sowohl an die p- als auch an die n-Schicht anlegen?

A:Nachdem das Saphirsubstrat per Laser vom GaN-LED-Wafer abgehoben wurde, sollte die uGaN-Dicke um etwa 2 Mikrometer entfernt werden, um die n-Schicht freizulegen. Das Prinzip des Aufleuchtens besteht darin, einen pn-Übergang herzustellen, bei dem p mit dem Pluspol und n mit dem Minuspol verbunden ist. Stellen Sie einfach sicher, dass Sie eine bestimmte Dicke des uGaN entfernen und die n-Schicht nach dem Abziehen freilegen.

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