LED灯珠照明技术路线改进路线

  LED灯珠照明手艺线路包罗了外延、衬底、封装、白光LED灯珠种类等多方面。红色、绿色、蓝色LED灯珠是由磷、砷、氮等的III-V族化合物如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)和氮化镓(GaN)等半导体系体例成的。

1、LED灯珠外延手艺

  近十多年业界经由过程改良外延发展工艺使得位错密度获得了较年夜的改良。可是主流白光照明用蓝光LED灯珠的氮化镓GaN与衬底间晶格和热膨胀系数的不匹配仍致使了很高的位错密度。一向以来,经由过程研究LED灯珠外延手艺来最年夜限度地下降缺点密度、提高晶体质量是LED灯珠手艺寻求的方针。

  LED灯珠的外延片是LED灯珠的焦点部门,LED灯珠的波长、正向电压、亮度或发光量等光电参数根基上都取决于外延片材料。外延手艺和装备是外延片制造手艺的要害,金属有机物气相沉积手艺(MOCVD)是发展III-V族、II-VI族和合金薄层单晶的首要方式。外延片的位错作为不发光的非辐射复合中间,对器件的光电机能具有很是主要的影响。

LED灯珠外延布局及外延手艺研究 :

  ①LED灯珠常规的发展手艺包罗多量子阱前发展低In组分的InGaN预阱释放应力,并充任载流子“蓄水池”,再升温发展GaN垒层以提高垒层的晶体质量,发展晶格匹配的InGaAlN垒层或发展应力互补的InGaN/AlGaN布局等。 量子阱有源区InGaN/GaN量子阱有源区是LED灯珠外延材料的焦点,发展InGaN量子阱的要害是节制量子阱的应力,减小极化效应的影响。

  ②颠末多年的成长,LED灯珠的外延层布局和外延手艺已比力成熟,LED灯珠的内量子效力已可达90%以上,红光LED灯珠的内量子效力乃至已接近100%。但在年夜功率LED灯珠研究中,发现年夜电流注入下的量子效力降落较显著,被称为Droop效应。GaN基LED灯珠的Droop效应的缘由比力偏向因而载流子的局域化,从有源区泄露或溢出,和俄歇复合。尝试发现采取较宽的量子阱来下降载流子密度和优化P型区的电子反对层都可减缓Droop效应。

LED灯珠外延布局及外延手艺研究中的其它具体手艺有:

①概况粗化手艺 

  LED灯珠外延概况粗化就是相当于改变出射角度避免出射光的全反射提超出跨越光率，因为外延材料的折射率与封装材料分歧致使部门出射光将被反射回到外延层。工艺上直接对外延概况进行处置,轻易毁伤外延有源层,并且透明电极更难建造,经由过程改变外延层发展前提到达概况粗化是可行之路。

②衬底剥离手艺

  LED灯珠蓝宝石衬底激光剥离手艺是基于GaN同质外延剥离成长的手艺,操纵紫外激光照耀衬底,熔化过渡层剥离,2003年OSRAM用此工艺剥离蓝宝石,将出光率提至75%,是传统的3倍,并构成了出产线。

③LED灯珠倒装芯片手艺 据美国Lumileds公司数据,蓝宝石衬底的LED灯珠约增添出光率1.6倍。

④LED灯珠全方位反射膜 除出光正面以外,把其它面的出射光尽量全反射回外延层内,终究晋升从正面的出光率。

⑤LED灯珠二维光子晶体的微布局 可提超出跨越光效力,2003年9月日本松下电器建造出了直径1.5微米,高0.5微米的凹凸光子晶体的LED灯珠,出光率提高60%。

2、衬底手艺

  LED灯珠经常使用的芯片衬底手艺线路首要有蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底三年夜类,还有研制中的氮化镓、氧化锌等。对衬底材料提出要求:

①LED灯珠衬底与外延膜层的化学不变性匹配，衬底材料要有好的化学不变性,在外延发展的温度和蔼氛中不容易分化和侵蚀,不与外延膜发生化学反映使外延膜质量降落；

② LED灯珠衬底与外延膜层的热膨胀系数匹配，热膨胀系数相差过年夜,将使外延膜发展质量降落,在器件工作进程中,还可能因为发烧而造成器件的破坏;

③LED灯珠 衬底与外延膜层的布局匹配，二者材料的晶体布局不异或附近,则晶格常数掉配小、结晶机能好、缺点密度低。

  led灯珠暗我国LED灯珠硅衬底手艺今朝获得了手艺冲破,正在尽力向年夜范围财产化利用成长。今朝,已年夜量用于商品化的GaN基LED灯珠的衬底只有蓝宝石和碳化硅衬底。其它可用于GaN基LED灯珠的衬底材料还有离财产化还有相当一段距离的GaN同质衬底、ZnO衬底。