ナノスケールパターンで成長したGaNLED構造 サファイア（アル₂O₃）基板 フォトルミネッセンスとエレクトロルミネッセンスの高効率を提供することができます。 ただし、InG​​aN / GaN量子井戸ベースのLEDヘテロ構造におけるエピタキシャルプロセスの高度なカスタマイズのため、パターン化されたサファイア基板に最適なソリューションを得ることができません。 パターンのデザインは絶えず変化しており、将来的にパターン化されたサファイア基板のデザインに収束はありません。 典型的なパターン形状には、円錐、ドーム、正方形の円錐、または三方晶の円錐が含まれます。 学術研究によると、パターンサイズが小さい（100〜1000 nm）ほど光効率は高くなりますが、InGaN / GaN LED構造の成長と窒化ガリウムマイクロLEDデバイスの開発では、LED業界が3〜4umのパターンで支配的です。 両面研磨仕様 GaNPSSウェーハ 以下のようにPAM-XIAMENから：

1.サファイア基板上のInGaN / GaNLED構造の仕様

PAM160506-LED

1	PSS（パターン化サファイア基板）両面研磨サファイア基板上の2インチLEDGaNエピタキシャルウェーハの供給と配送
1-1	成長技術– MOCVD、項目3に示す構造
1-2	波長範囲：450-460nm
1-3	基板材料：
1-4	フラットサファイア基板（Al2O3）-PSS基板
1-5	表側：PSSパターン
1-6	裏面：微粉砕またはエピポリッシュ粗さ≤0.3um
1-7	基板の伝導：絶縁
1-8	基板の向き：c平面（0001）0.2°±0.1°
1-9	直径：50.8mm±0.15mm
1-10	厚さ：430um±20um
1-11	下記の高輝度LEDチップ仕様

 

サファイアの概略図上の窒化物ベースのLED構造

Features:

High uniformity and good repeatability

2. GaN based LED Chip

上記を使用したLEDチップ GaNLEDウェーハ 以下の仕様が必要です。

（10mil * 23milチップ、ITOプロセスに基づく）

パラメーター	条件	シンボル	スペック。	産出
順方向電圧	If = 20mA	Vf	≤3.4V	≥90％
Reve se漏れ電流	Vr = -8V	IR情報	≤1μA	≥90％
逆電圧	Ir =10μA	VR	≥15V	≥90％
支配的な波長の範囲	If = 20mA	△λd	≤7.5nm	≥70％
放射束	If = 20mA	ポー	≥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. InGaN / GaN量子井戸青色LED構造のエピタキシャル成長

ドライエッチングマスクはサファイア基板上に成長し、マスクは標準的なフォトリソグラフィープロセスでパターン化されます。 ICPエッチング技術を使用してサファイアをエッチングし、マスクを取り外します。 次に、その上にGaN材料を成長させて、GaN材料の垂直エピタキシーを水平エピタキシーにします。 エッチングに関しては、それ（C面サファイアのドライエッチング/ウェットエッチング）を使用して、サファイア基板上の微細構造の特定の規則を備えたマイクロレベルまたはナノレベルのパターンを設計および生成して、GaNの出力光形態を制御します。 LEDデバイス。 実際、サファイア基板の凹凸パターンは、光の散乱または屈折効果を生み出し、光出力を増加させます。 同時に、パターン化されたサファイア基板上に成長したGaN薄膜は、横方向のエピタキシャル効果を生み出し、GaNとサファイア間のギャップ欠陥を減らし、エピタキシーの品質を改善し、LEDの内部量子効率を改善し、光抽出効率を高めます。 。 フラットサファイア基板上に成長したLEDと比較して、PSSはLEDナノ構造デバイスの輝度を70％以上向上させることができます。

4.パターン化された基板はLED光の抽出効率をどのように改善しますか？

PSSは、全反射コーンの外側の光子を全反射コーンに散乱させることができるため、光抽出効率が向上します。 図a）。 この効果は、次のように示されるフォトンオーバーフローの臨界角を増やすことと同等です。 図b）。 研究によると、PSS上で成長させたGaNベースの発光ダイオードは、光抽出効率を最大30％向上させることができます。

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

基板は、核形成段階の最初のエピタキシャル成長中に発生します。 多くの研究者は、透過型電子顕微鏡を使用して、パターン化されたサファイア基板上でのGaN LED構造のエピタキシャル成長の横方向の組成を改善することにより、ミスフィット転位を減らすことができることを発見しました。

電子と正孔（結合）は転位線で非放射再結合を受けるため、活性層のミスフィット転位の低減は、光変換効率（内部量子効率とも呼ばれます）を改善するための最も重要な要素の1つです。 一般に、エピタキシャル量子井戸の品質を改善することにより、パターン化されたサファイア基板は、GaN-on-Sapphire LEDの内部量子効率を約30％向上させることができます。 もちろん、パターンのサイズ、形状、品質、およびさまざまなパターン設計に一致するGaN LED構造のエピタキシャル成長性能の最適化はすべて、パターン化されたサファイア基板の内部量子効率の改善に大きな影響を及ぼします。

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.

詳細については、メールでお問い合わせください。 victorchan@powerwaywafer.com と powerwaymaterial@gmail.com.