Epitaxia de estructura LED de GaN sobre sustrato de zafiro plano o PSS

Epitaxia de estructura LED de GaN sobre sustrato de zafiro plano o PSS

Estructura de LED de GaN cultivada en patrones de nanoescala zafiro (Al2O3) sustrato puede proporcionarse con alta eficiencia de fotoluminiscencia y electroluminiscencia. Sin embargo, debido a la alta personalización del proceso epitaxial en la heteroestructura LED basada en pozos cuánticos de InGaN / GaN, no podemos obtener la solución óptima para sustratos de zafiro estampados. El diseño de patrones cambia constantemente y no habrá convergencia en el diseño de sustratos de zafiro estampados en el futuro. Las formas típicas de patrones incluyen conos, domos, conos cuadrados o conos trigonales. Aunque la investigación académica muestra que cuanto más pequeño es el tamaño del patrón (100-1000nm), mejor es la eficiencia de la luz, pero la industria del LED aún domina con patrones de 3-4um para el crecimiento de la estructura del LED de InGaN / GaN y el trabajo en dispositivos micro LED de nitruro de galio. Especificaciones de doble cara pulida Oblea de GaN PSS de PAM-XIAMEN como se muestra a continuación:

Estructura LED de GaN sobre sustrato de zafiro

1. Especificación de la estructura de LED de InGaN / GaN en sustrato de zafiro

PAM160506-LED

1

 

Suministro y entrega de oblea epitaxial de GaN LED de 2 pulgadas sobre sustrato de zafiro pulido de doble cara PSS (sustrato de zafiro estampado)

 

1-1 Técnica de crecimiento - MOCVD, estructura como se muestra en el ítem 3
1-2 Rango de longitud de onda: 450-460nm
1-3 Material de sustrato:
1-4 sustrato plano de zafiro (Al2O3) -sustrato de PSS
1-5 Anverso: patrón PSS
1-6 Parte trasera: rugosidad fina pulida o pulida con Epi ≤ 0.3um
1-7 Conducción del sustrato: aislante
1-8 Orientación del sustrato: c-Plane (0001) 0,2 ° ± 0,1 °
1-9 Diámetro: 50,8 mm ± 0,15 mm
1-10 Espesor: 430um ± 20um
1-11 Especificación de chip LED y alto brillo como se indica a continuación

 

Estructura LED a base de nitruro

Estructura LED basada en nitruro en diagrama esquemático de zafiro

2. GaN based LED Chip

Chip LED usando lo anterior Oblea LED de GaN debe tener la siguiente especificación.

(Basado en chips de 10mil * 23mil, proceso ITO)

Parámetro Condición Símbolo Especulación. Rendimiento
Tensión directa Si = 20 mA Vf ≤3,4 V ≥90%
Reve

se corriente de fuga

Vr = -8V Ir ≤1μA ≥90%
tensión inversa Ir = 10μA Vr ≥15V ≥90%
Rango de longitud de onda dominante Si = 20 mA △ λd ≤7.5nm ≥70%
Flujo radiante Si = 20 mA Correos [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. Crecimiento epitaxial de la estructura del LED azul del pozo cuántico de InGaN / GaN

Se hace crecer una máscara de grabado en seco sobre un sustrato de zafiro, y la máscara se modela con un proceso de fotolitografía estándar. El zafiro se graba con la tecnología de grabado ICP y se quita la máscara. Y luego se hace crecer el material de GaN para hacer que la epitaxia vertical del material de GaN se convierta en la epitaxia horizontal. En cuanto al grabado, este (grabado en seco / grabado en húmedo en el zafiro plano C) se utiliza para diseñar y producir patrones de nivel micro o nano con reglas específicas de microestructura en el sustrato de zafiro para controlar la forma de luz de salida del GaN. Dispositivos LED. En realidad, el patrón cóncavo-convexo en el sustrato de zafiro producirá un efecto de refracción o dispersión de luz para aumentar la salida de luz. Al mismo tiempo, las películas delgadas de GaN cultivadas en sustratos de zafiro estampados producirán un efecto epitaxial lateral, reducirán el defecto de espacio entre GaN y zafiro, mejorarán la calidad de la epitaxia y mejorarán la eficiencia cuántica interna del LED y aumentarán la eficiencia de extracción de luz. . En comparación con los LED cultivados en sustratos de zafiro planos, el PSS puede aumentar el brillo del dispositivo nanoestructurado LED en más del 70%.

4. ¿Cómo mejora el sustrato estampado la eficiencia de extracción de luz LED?

El PSS puede dispersar los fotones fuera del cono de reflexión total en el cono de reflexión total, mejorando así la eficiencia de extracción de luz, que es específicamente como Figura a). Este efecto es equivalente a aumentar el ángulo crítico de desbordamiento de fotones que se muestra como Figura b). Los estudios han encontrado que los diodos emisores de luz basados ​​en GaN cultivados en PSS pueden aumentar la eficiencia de extracción de luz hasta en un 30%.

diagrama esquemático de extracción de luz

El sustrato de zafiro estampado mejora el crecimiento epitaxial de nitruro reduciendo las dislocaciones de desajuste, y la reducción de esta dislocación de desajuste es causada por el sustrato de zafiro estampado para aumentar el crecimiento lateral, es decir, el crecimiento paralelo a la superficie del sustrato. Las dislocaciones inadaptadas generalmente pasan a través de sustratos tradicionales de zafiro plano o zafiro estampado.

El sustrato ocurre durante el crecimiento epitaxial inicial de la etapa de nucleación. Muchos investigadores han utilizado microscopios electrónicos de transmisión para encontrar que al mejorar la composición lateral del crecimiento epitaxial de la estructura del LED de GaN en un sustrato de zafiro estampado, se pueden reducir las dislocaciones de ajuste.

Debido a que los electrones y los huecos (combinación) experimentan una recombinación no radiativa en la línea de dislocación, la reducción de las dislocaciones desajustadas en la capa activa es uno de los factores más importantes para mejorar la eficiencia de conversión de la luz (también conocida como eficiencia cuántica interna). Generalmente, al mejorar la calidad del pozo cuántico epitaxial, el sustrato de zafiro estampado puede aumentar la eficiencia cuántica interna en aproximadamente un 30% para los LED de GaN sobre zafiro. Por supuesto, el tamaño, la forma, la calidad del patrón y la optimización del rendimiento del crecimiento epitaxial de la estructura del LED de GaN que coinciden con varios diseños de patrones tienen una gran influencia en la mejora de la eficiencia cuántica interna del sustrato de zafiro estampado.

Para obtener más información, contáctenos por correo electrónico a [email protected] y [email protected].

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