PAM-XIAMEN bietet 4 Zoll blaue LED-Wafer an

The epitaxial layer structure of gallium nitride (GaN) based LEDs is the core determining device performance, and its design needs to take into account material quality, carrier injection efficiency, luminescence efficiency, and heat dissipation capability. With the development of the times, the market’s demand for LED devices is increasing and the requirements are becoming higher. Epitaxial technology is also constantly updating and iterating towards higher light efficiency, yield, and production capacity. PAM-XIAMEN supplies 4-inch GaN on sapphire blue LED wafers with the following structural parameters:

1. GaN auf saphirblauer LED-Epitaxiestruktur

2. Stressherausforderungen bei der GaN-Heteroepitaxie

GaN-basierte LED-Wafer werden typischerweise heteroepitaktisch auf Saphirsubstraten gezüchtet, und aufgrund der erheblichen Gitterfehlanpassung (ca. 16 %) und der thermischen Fehlanpassung zwischen den beiden sammelt sich innerhalb der Epitaxieschicht eine große Menge an Restspannung an. Einerseits verursacht Spannung eine konkave Biegung (Verwerfung) epitaktischer Wafer und andererseits verstärkt sie den Quanteneinschluss-Stark-Effekt (QCSE) durch den piezoelektrischen Polarisationseffekt, was zu kürzeren und ungleichmäßig verteilten Emissionswellenlängen führt. Aus physikalischer Sicht muss Stress durch „Entspannung“ – also den Übergang von einem Nichtgleichgewichtszustand in einen Gleichgewichtszustand – elastische Spannungsenergie freisetzen. Eine übermäßige Relaxation kann jedoch zu Versetzungsdefekten führen, die wiederum die Lumineszenzeffizienz verringern. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, mit technischen Mitteln eine kontrollierbare Stressbewältigung zu erreichen.

3. Die Auswirkung des Temperns auf die Krümmung und Wellenlänge des blauen LED-Chipwafers

Beim MOCVD-Wachstum kann das Hochtemperaturglühen der GaN-Pufferschicht (Niedrigtemperatur-Keimbildungsschicht) eine doppelte Rolle spielen: Erstens ist es gleichbedeutend mit einer „Sekundärkristallisation“, bei der Kristallkeime geringer Qualität weggeröstet werden, Kristallkeime hoher Qualität zurückbleiben und die Qualität der anschließenden epitaktischen Kristallisation verbessert wird; Zweitens wird durch das Glühen die Pufferschicht dünner, und nach der Formel von Stoney (Krümmung ist proportional zur Filmdicke und Spannung) reduzieren Ausdünnung und Spannungsreduzierung zusammen die Biegung. Die Glühzeit ist ein sensibler Parameter zur Regulierung des Relaxationsgrades: Ist sie zu kurz, ist die Spannungsfreisetzung unzureichend, die Biegung ist groß, die Wellenlänge ist kurz und ungleichmäßig; Wenn sie zu lang ist, ist die Verbesserung tendenziell gesättigt und der Grenzerlös ist niedrig.

Wang et al. (2025) verwendeten ein 4-Zoll-Saphirsubstrat und änderten, während alle anderen Wachstumsparameter (wie Temperatur, Druck, Gasflussrate, Schichtwachstumszeit usw.) konstant blieben, lediglich die Hochtemperatur-Temperzeit der GaN-Pufferschicht auf 40 s, 50 s bzw. 55 s. Das System bewertete die Auswirkungen unterschiedlicher Temperzeiten auf die Krümmung und Wellenlängengleichmäßigkeit des LED-Epiwafers. Untersuchungen haben gezeigt, dass durch eine entsprechende Verlängerung der Glühzeit die konkave Krümmung von LED-Epitaxiewafern deutlich reduziert wird, Restspannungen effektiv abgebaut werden und die Ebenheit des Wafers deutlich verbessert wird. Gleichzeitig wurde die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Photolumineszenzwellenlängen erheblich verbessert, und sowohl die Wellenlängenausbeute als auch die Standardabweichungsausbeute haben erhebliche Zuwächse erzielt, was darauf hindeutet, dass die Spannungsregulierung einen direkten positiven Effekt auf die Verbesserung der Konsistenz von GaN auf Saphir-LED-Epitaxieprodukten hat.

Abb. 1 PL-Mapping aller GaN/Saphir-LED-Wafer: (a) Pufferschicht-Glühen für 40 Sekunden, (b) Pufferschicht-Glühen für 50 Sekunden, (c) Pufferschicht-Glühen für 55 Sekunden

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Referenz:

Wang, H., Xie, G. & Zhan, Y. (2025). Einfluss der Glühzeit der GaN-Pufferschicht auf die Krümmung und Wellenlängengleichmäßigkeit des epitaktischen Wafers. Kondensierte Materie, 10(2), 28. https://doi.org/10.3390/condmat10020028