Struttura LED GaN cresciuta su nanoscala modellata zaffiro (Al₂O₃) substrato può essere fornito con alta efficienza di fotoluminescenza ed elettroluminescenza. Tuttavia, a causa dell'elevata personalizzazione del processo epitassiale nell'eterostruttura LED basata su pozzetti quantistici InGaN/GaN, non possiamo ottenere la soluzione ottimale per substrati di zaffiro modellati. Il design dei motivi è in continua evoluzione e in futuro non ci sarà alcuna convergenza nella progettazione di substrati in zaffiro con motivi. Le forme tipiche del modello includono coni, cupole, coni quadrati o coni trigonali. Anche se la ricerca accademica mostra che più piccola è la dimensione del modello (100-1000 nm), migliore è l'efficienza della luce, ma l'industria dei LED domina ancora con modelli 3-4um per far crescere la struttura dei LED InGaN/GaN e lavorare su dispositivi micro LED al nitruro di gallio. Specifiche del doppio lato lucidato Wafer GaN PSS da PAM-XIAMEN come di seguito:

1. Specifiche della struttura LED InGaN / GaN su substrato in zaffiro

PAM160506-LED

1	Fornitura e consegna di wafer epitassiale GaN LED da 2 pollici su substrato di zaffiro lucidato a doppia faccia PSS (Patterned Sapphire Substrate)
1-1	Tecnica di crescita - MOCVD, struttura come mostrato nel punto 3
1-2	Gamma di lunghezze d'onda: 450-460 nm
1-3	Materiale del substrato:
1-4	Zaffiro piatto Substrato (Al2O3)-substrato PSS
1-5	Lato anteriore: motivo PSS
1-6	Lato posteriore: rugosità rettificata fine o epi-lucidata ≤ 0,3 um
1-7	Substrato Conduzione: Isolante
1-8	Orientamento del substrato: c-Plane (0001) 0.2°±0.1°
1-9	Diametro: 50,8 mm ± 0,15 mm
1-10	Spessore: 430um±20um
1-11	Alta luminosità e specifiche del chip LED come elencato di seguito

 

Struttura LED a base di nitruro su diagramma schematico in zaffiro

Features:

High uniformity and good repeatability

2. GaN based LED Chip

Chip LED utilizzando quanto sopra Wafer LED GaN dovrebbe avere le seguenti specifiche.

(Basato su chip 10mil*23mil, processo ITO)

Parametro	Condizione	Simbolo	Spec.	Dare la precedenza
Tensione diretta	Se = 20mA	Vf	3.4V	≥90%
Reve se corrente di dispersione	Vr= -8V	Ir	1μA	≥90%
Tensione inversa	Ir=10μA	Vr	≥15V	≥90%
Gamma di lunghezza d'onda dominante	Se = 20mA	d	7.5nm	≥70%
Flusso radiante	Se = 20mA	Po	≥23mW@455nm	≥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. Crescita epitassiale della struttura LED blu del pozzo quantico InGaN/GaN

Una maschera per incisione a secco viene coltivata su un substrato di zaffiro e la maschera viene modellata con un processo di fotolitografia standard. Lo zaffiro viene inciso utilizzando la tecnologia di incisione ICP e la maschera viene rimossa. E poi il materiale GaN viene coltivato su di esso per fare in modo che l'epitassia verticale del materiale GaN diventi l'epitassia orizzontale. Per quanto riguarda l'attacco, esso (attacco a secco/attacco a umido sullo zaffiro piano C) viene utilizzato per progettare e produrre modelli di livello micro o nano con regole specifiche di microstruttura sul substrato di zaffiro per controllare la forma della luce in uscita del GaN dispositivi LED. In realtà, il modello concavo-convesso sul substrato di zaffiro produrrà un effetto di dispersione della luce o rifrazione per aumentare l'emissione di luce. Allo stesso tempo, i film sottili di GaN cresciuti su substrati di zaffiro modellato produrranno un effetto epitassiale laterale, ridurranno il difetto del gap tra GaN e zaffiro, miglioreranno la qualità dell'epitassia e miglioreranno l'efficienza quantica interna del LED e aumenteranno l'efficienza di estrazione della luce . Rispetto ai LED coltivati ​​su substrati piatti in zaffiro, PSS può aumentare la luminosità del dispositivo nanostrutturato LED di oltre il 70%.

4. In che modo il substrato modellato migliora l'efficienza di estrazione della luce LED?

Il PSS può disperdere i fotoni al di fuori del cono di riflessione totale nel cono di riflessione totale, migliorando così l'efficienza di estrazione della luce, che è specificamente come Figura a). Questo effetto è equivalente all'aumento dell'angolo critico dell'overflow di fotoni mostrato come Figura b). Gli studi hanno scoperto che i diodi emettitori di luce a base di GaN coltivati ​​su PSS possono aumentare l'efficienza di estrazione della luce fino al 30%.

The patterned sapphire substrate improves the epitaxial growth of nitride LEDs by reducing the misfit dislocations, and the reduction of this misfit dislocation is caused by the patterned sapphire substrate to increase the lateral growth, that is, the growth parallel to the substrate surface. Misfit dislocations generally pass through traditional flat sapphire substrates or patterned sapphire

Il substrato si verifica durante la crescita epitassiale iniziale della fase di nucleazione. Molti ricercatori hanno utilizzato microscopi elettronici a trasmissione per scoprire che migliorando la composizione laterale della crescita epitassiale della struttura LED GaN su un substrato di zaffiro modellato, le dislocazioni disadattate possono essere ridotte.

Poiché elettroni e lacune (combinazione) subiscono una ricombinazione non radiativa sulla linea di dislocazione, la riduzione delle dislocazioni disadattate nello strato attivo è uno dei fattori più importanti per migliorare l'efficienza di conversione della luce (nota anche come efficienza quantistica interna). In generale, migliorando la qualità del pozzo quantico epitassiale, il substrato di zaffiro modellato può aumentare l'efficienza quantistica interna di circa il 30% per i LED GaN-on-Zaffiro. Naturalmente, le dimensioni, la forma, la qualità del pattern e l'ottimizzazione delle prestazioni di crescita epitassiale della struttura LED GaN che corrispondono a vari modelli di pattern hanno tutte una grande influenza sul miglioramento dell'efficienza quantica interna del substrato di zaffiro modellato.

5. FAQ about Nitride Epitaxy Wafers for LED 

Q1: Do you have blue/green nitride wafer structures with superlattices below the MQWs as well?

A: Yes, the standard nitride structures must be grown with superlattices, otherwise the electricity would be weak.

Q2: Do you also provide nitride epitaxy wafers with annealed ITO as a p-contact?

A: we can offer GaN LED wafers with annealed ITO as a p-contact, but it needs >=35wafers.

Q3: For the GaN LED epi stack that you provide, what will be the ideal metallization scheme for the pGaN and nGaN ?

A: The ideal electrode material for the pGaN and nGaN of LED epitaxial wafer should be gold.

Q4: Also are the pGaN:Mg and nGaN:Si layers of LED wafer already activated ?

A: No, you can activate the pGaN:Mg and nGaN:Si layers of LED epiwafer with high temperature equipment at XX ℃ for XX minutes. For the specific values please contact our sales team victorchan@powerwaywafer.com.

Q5: Could you please confirm with the technical personnel the specific lighting method for GaN LED wafer? I’m not sure because I haven’t tried using a wafer to light it up before. If I use a probe station, how can I apply voltage to both p and n layers?

A: After the sapphire substrate is laser lifted-off from GaN LED wafer, the uGaN thickness should be removed by about 2 micrometers to reveal n layer. The principle of lighting up is to make a pn junction, where p is connected to the positive and n is connected to the negative. Just make sure to remove a certain thickness of uGaN and expose n layer after stripping.

Per ulteriori informazioni, contattaci tramite e-mail all'indirizzo victorchan@powerwaywafer.com e powerwaymaterial@gmail.com.