フラットまたはPSSサファイア基板上のGaNLED構造エピタキシー

フラットまたはPSSサファイア基板上のGaNLED構造エピタキシー

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:

サファイア基板上のGaNLED構造

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

 

窒化物ベースのLED構造

サファイアの概略図上の窒化物ベースのLED構造

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 [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. 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。

光抽出概略図

パターン化されたサファイア基板は、ミスフィット転位を低減することによって窒化物のエピタキシャル成長を改善し、このミスフィット転位の低減は、パターン化されたサファイア基板によって横方向の成長、すなわち基板表面に平行な成長を増加させることによって引き起こされる。 ミスフィット転位は通常、従来のフラットサファイア基板またはパターン化されたサファイアを通過します

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。

詳細については、メールでお問い合わせください。 [email protected][email protected].

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