Estrutura GaN LED desenvolvida em nanoescala padronizada safira (Al2O3) substrato pode ser fornecido com alta eficiência de fotoluminescência e eletroluminescência. No entanto, devido à alta personalização do processo epitaxial na heteroestrutura de LED baseada em poços quânticos InGaN / GaN, não podemos obter a solução ideal para substratos de safira padronizados. O design de padrões está em constante mudança e não haverá convergência no design de substratos de safira padronizados no futuro. Formas de padrão típicas incluem cones, cúpulas, cones quadrados ou cones trigonais. Embora a pesquisa acadêmica mostre que quanto menor o tamanho do padrão (100-1000nm), melhor será a eficiência da luz, mas a indústria de LED ainda domina com padrões de 3-4um para aumentar a estrutura de LED InGaN / GaN e trabalhar em dispositivos micro LED de nitreto de gálio. Especificação de dupla face polida Wafer GaN PSS de PAM-XIAMEN como abaixo:
1. Especificação da estrutura do LED InGaN / GaN no substrato de safira
PAM160506-LED
| 1
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Fornecimento e entrega de wafer epitaxial de GaN LED de 2 polegadas em substrato de safira polido de lado duplo PSS (substrato de safira padronizada)
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| 1-1 | Técnica de crescimento - MOCVD, estrutura conforme mostrado no item 3 |
| 1-2 | Faixa de comprimento de onda: 450-460nm |
| 1-3 | Material de substrato: |
| 1-4 | Substrato plano de safira (Al2O3) - substrato PSS |
| 1-5 | Frente: padrão PSS |
| 1-6 | Parte traseira: Desbaste fino ou rugosidade Epi-polida ≤ 0,3um |
| 1-7 | Condução do Substrato: Isolante |
| 1-8 | Orientação do substrato: c-Plane (0001) 0,2 ° ± 0,1 ° |
| 1-9 | Diâmetro: 50,8 mm ± 0,15 mm |
| 1-10 | Espessura: 430um ± 20um |
| 1-11 | Alto brilho e especificações do chip LED conforme listado abaixo |
Estrutura de LED baseada em nitreto no diagrama esquemático de safira
Features:
High uniformity and good repeatability
2. GaN based LED Chip
Chip de LED usando o acima GaN LED wafer deve ter a seguinte especificação.
(Com base em chips de 10mil * 23mil, processo ITO)
| Parâmetro | Condição | Símbolo | Spec. | Produção |
| Voltagem | If = 20mA | Vf | ≤3,4V | ≥90% |
| Reve
se Corrente de Vazamento |
Vr = -8V | Ir | ≤1μA | ≥90% |
| voltagem inversa | Ir = 10μA | Vr | ≥15V | ≥90% |
| Faixa de comprimento de onda dominante | If = 20mA | △ λd | ≤7,5 nm | ≥70% |
| Fluxo Radiante | If = 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. Crescimento epitaxial da estrutura do LED InGaN / GaN Quantum Well Blue
Uma máscara de corrosão seca é cultivada em um substrato de safira e a máscara é padronizada com um processo de fotolitografia padrão. A safira é gravada usando a tecnologia de gravação ICP e a máscara é removida. E então o material GaN é cultivado nele para fazer a epitaxia vertical do material GaN se tornar a epitaxia horizontal. Quanto à gravação, ela (gravação seca / gravação úmida na safira plana C) é usada para projetar e produzir padrões de nível micro ou nano com regras específicas de microestrutura no substrato de safira para controlar a forma de luz de saída do GaN Dispositivos LED. Na verdade, o padrão côncavo-convexo no substrato de safira produzirá espalhamento de luz ou efeito de refração para aumentar a saída de luz. Ao mesmo tempo, os filmes finos de GaN crescidos em substratos de safira padronizados irão produzir um efeito epitaxial lateral, reduzir o defeito de lacuna entre GaN e safira, melhorar a qualidade da epitaxia e melhorar a eficiência quântica interna do LED e aumentar a eficiência de extração de luz . Comparado com LEDs cultivados em substratos de safira plana, o PSS pode aumentar o brilho do dispositivo nanoestruturado de LED em mais de 70%.
4. Como o substrato padronizado melhora a eficiência de extração da luz LED?
O PSS pode espalhar os fótons fora do cone de reflexão total no cone de reflexão total, melhorando assim a eficiência de extração de luz, que é especificamente como Figura a). Este efeito é equivalente a aumentar o ângulo crítico de estouro de fótons mostrado como Figura b). Estudos descobriram que diodos emissores de luz baseados em GaN crescidos em PSS podem aumentar a eficiência de extração de luz em até 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
O substrato ocorre durante o crescimento epitaxial inicial do estágio de nucleação. Muitos pesquisadores usaram microscópios eletrônicos de transmissão para descobrir que, ao melhorar a composição lateral do crescimento epitaxial da estrutura do LED GaN em substrato de safira padronizado, os deslocamentos inadequados podem ser reduzidos.
Because electrons and holes (combination) undergo non-radiative recombination at the dislocation line, the reduction of misfit dislocations in the active layer is one of the most important factors to improve the light conversion efficiency (also known as internal quantum efficiency). Generally, by improving the quality of the epitaxial quantum well, the patterned sapphire substrate can increase the internal quantum efficiency by about 30% for GaN-on-Sapphire LEDs. Of course, the size, shape, quality of the pattern and the optimization of the GaN LED structure epitaxial growth performance matching various pattern designs all have a great influence on the improvement of the internal quantum efficiency of the patterned sapphire substrate.
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.
Para mais informações, entre em contato conosco pelo e-mailvictorchan@powerwaywafer.com e powerwaymaterial@gmail.com.