평면 또는 PSS 사파이어 기판의 GaN LED 구조 에피택시

평면 또는 PSS 사파이어 기판의 GaN LED 구조 에피택시

나노 스케일 패턴으로 성장한 GaN LED 구조 사파이어(알2O3) 기판 광발광 및 전기발광의 고효율을 제공할 수 있다. 그러나 InGaN/GaN 양자 우물 기반 LED 헤테로구조에서 에피택시 프로세스의 높은 맞춤화로 인해 패턴화된 사파이어 기판에 대한 최적의 솔루션을 얻을 수 없습니다. 패턴의 디자인은 끊임없이 변화하고 있으며 앞으로 패턴화된 사파이어 기판의 디자인에 수렴이 없을 것입니다. 일반적인 패턴 모양에는 원뿔, 돔, 정사각형 원뿔 또는 삼각 원뿔이 포함됩니다. 학문적 연구에 따르면 패턴 크기(100-1000nm)가 작을수록 광 효율이 더 우수하지만 LED 산업은 여전히 ​​InGaN/GaN LED 구조를 성장시키고 질화갈륨 마이크로 LED 장치에서 작업하기 위해 3-4um 패턴으로 우세합니다. 광택 양면의 사양 GaN PSS 웨이퍼 아래와 같이 PAM-XIAMEN에서:

사파이어 기판의 GaN LED 구조

1. 사파이어 기판의 InGaN / GaN LED 구조 사양

PAM160506-LED

1

 

PSS(Patterned Sapphire Substrate) 양면 폴리싱 사파이어 기판에 2인치 LED GaN 에피택시 웨이퍼 공급 및 납품

 

1-1 성장기법 – MOCVD, item3과 같은 구조
1-2 파장 범위: 450-460nm
1-3 기질 재료:
1-4 평면 사파이어 기판(Al2O3)-PSS 기판
1-5 전면: PSS 패턴
1-6 뒷면: 미세 연마 또는 Epi-polished 거칠기 ≤ 0.3um
1-7 기판 전도: 절연
1-8 기판 방향: c-Plane(0001) 0.2°±0.1°
1-9 직경: 50.8mm±0.15mm
1-10 두께: 430um±20um
1-11 다음과 같은 고휘도 및 LED 칩 사양

 

질화물 기반 LED 구조

사파이어 개략도의 질화물 기반 LED 구조

2. GaN based LED Chip

위를 이용한 LED 칩 GaN LED 웨이퍼 다음 사양이 있어야 합니다.

(10mil*23mil 칩 기준, ITO 공정)

매개 변수 조건 상징 투기. 수율
순방향 전압 = 20mA하는 경우 Vf ≤3.4V ≥90 %
레브

se 누설 전류

Vr= -8V IR ≤1μA ≥90 %
역 전압 Ir=10μA VR ≥15V ≥90 %
지배적인 파장의 범위 = 20mA하는 경우 △λd ≤7.5nm ≥70 %
복사속 = 20mA하는 경우 [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 양자우물 청색 LED 구조의 에피택셜 성장

건식 식각 마스크는 사파이어 기판에서 성장되고 마스크는 표준 포토리소그래피 공정으로 패터닝됩니다. ICP 에칭 기술을 사용하여 사파이어를 에칭하고 마스크를 제거합니다. 그리고 그 위에 GaN 물질을 성장시켜 GaN 물질의 수직 에피택시가 수평 에피택시가 되도록 한다. 식각의 경우(C면 사파이어의 건식 식각/습식 식각) GaN의 출력 광 형태를 제어하기 위해 사파이어 기판의 특정 미세 구조 규칙을 가진 마이크로 레벨 또는 나노 레벨 패턴을 설계 및 생성하는 데 사용됩니다. LED 장치. 실제로 사파이어 기판의 요철 패턴은 빛의 산란 또는 굴절 효과를 일으켜 광 출력을 증가시킵니다. 동시에 패턴화된 사파이어 기판에서 성장한 GaN 박막은 측면 에피택시 효과를 생성하고 GaN과 사파이어 사이의 갭 결함을 줄이고 에피택시의 품질을 개선하며 LED의 내부 양자 효율을 개선하고 광 추출 효율을 증가시킵니다. . 평평한 사파이어 기판에서 성장한 LED와 비교할 때 PSS는 LED 나노구조 장치의 밝기를 70% 이상 높일 수 있습니다.

4. 패턴 기판은 LED 광 추출 효율을 어떻게 향상합니까?

PSS는 전반사 원뿔 외부의 광자를 전반사 원뿔로 산란시켜 광 추출 효율을 향상시킬 수 있습니다. 이는 구체적으로 다음과 같습니다. 그림 가). 이 효과는 다음과 같이 표시된 광자 오버플로의 임계각을 증가시키는 것과 같습니다. 그림 b). 연구에 따르면 PSS에서 성장한 GaN 기반 발광 다이오드는 광 추출 효율을 최대 30%까지 높일 수 있습니다.

광 추출 개략도

패터닝된 사파이어 기판은 부적합 전위를 감소시켜 질화물의 에피택셜 성장을 개선하고, 이러한 부적합 전위의 감소는 패터닝된 사파이어 기판에 의해 야기되어 측면 성장, 즉 기판 표면에 평행한 성장을 증가시킨다. 부적합 전위는 일반적으로 기존의 평평한 사파이어 기판 또는 패턴이 있는 사파이어를 통과합니다.

기판은 핵형성 단계의 초기 에피택셜 성장 중에 발생합니다. 많은 연구자들이 투과 전자 현미경을 사용하여 패턴화된 사파이어 기판에서 GaN LED 구조 에피택셜 성장의 측면 구성을 개선함으로써 부정합 전위가 감소될 수 있음을 발견했습니다.

전자와 정공(결합)은 전위선에서 비방사성 재결합을 하기 ​​때문에 활성층의 부정합 전위를 줄이는 것이 광변환 효율(내부 양자 효율이라고도 함)을 향상시키는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 일반적으로 에피택셜 양자 우물의 품질을 개선함으로써 패턴화된 사파이어 기판은 GaN-on-Sapphire LED에 대해 내부 양자 효율을 약 30% 증가시킬 수 있습니다. 물론 크기, 모양, 패턴의 품질 및 다양한 패턴 디자인에 맞는 GaN LED 구조 에피택셜 성장 성능의 최적화는 모두 패턴화된 사파이어 기판의 내부 양자 효율 향상에 큰 영향을 미칩니다.

자세한 내용은 다음 주소로 이메일을 보내주십시오. [email protected][email protected].

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