Mga Teknikal nga Prinsipyo ug Proseso sa LED Epitaxial Wafers

Gikan sa prinsipyo sa pagtrabaho sa mga LED, klaro nga ang epitaxial wafer material mao ang kinauyokan nga sangkap sa usa ka LED. Sa tinuud, ang mga hinungdanon nga optoelectronic parameter sama sa wavelength, brightness, ug forward voltage kasagaran gitino sa epitaxial material. Ang teknolohiya ug kagamitan sa epitaxial wafer hinungdanon sa proseso sa paggama, diin ang Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) mao ang panguna nga pamaagi alang sa pagtubo sa nipis nga single-crystal layers sa III-V, II-VI compounds, ug ang ilang mga alloys. Sa ubos mao ang pipila ka umaabot nga mga uso sa teknolohiya sa epitaxial wafer sa LED.

1. Pagpauswag sa Duha ka Lakang nga Proseso sa Pagtubo

Sa pagkakaron, ang komersyal nga produksiyon naggamit ug duha ka lakang nga proseso sa pagtubo, apan limitado ang gidaghanon sa mga substrate nga mahimong ikarga sa usa ka higayon. Samtang ang mga sistema sa 6-wafer hamtong na, ang mga makina nga nagdumala sa mga 20 ka wafer anaa pa sa pag-uswag. Ang pagdugang sa gidaghanon sa mga wafer kanunay nga mosangpot sa dili igo nga pagkaparehas sa mga epitaxial layer. Ang umaabot nga mga kalamboan mag-focus sa duha ka direksyon:

• Pagpalambo sa mga teknolohiya nga nagtugot sa pagkarga og daghang substrates sa usa ka reaction chamber, nga naghimo niini nga mas angay alang sa dako nga produksiyon ug pagkunhod sa gasto.
• Pag-uswag sa highly automated, repeatable single-wafer nga kagamitan.

2. Teknolohiya sa Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE)

Kini nga teknolohiya nagtugot sa paspas nga pagtubo sa baga nga mga pelikula nga adunay ubos nga dislocation density, nga mahimong magsilbing substrates alang sa homoepitaxial nga pagtubo gamit ang ubang mga pamaagi. Dugang pa, ang mga GaN film nga gibulag gikan sa substrate mahimong alternatibo sa bulk GaN single-crystal chips. Bisan pa, ang HVPE adunay mga disbentaha, sama sa kalisud sa tukma nga pagkontrol sa gibag-on ug mga corrosive reaction gas nga nakababag sa dugang nga pag-uswag sa kaputli sa materyal nga GaN.

Si-doped HVPE-GaN

(a) Estruktura sa Si-doped HVPE-GaN reactor; (b) Hulagway sa 800 μm-gibag-on nga Si-doped HVPE-GaN;

(c) Pag-apod-apod sa konsentrasyon sa free carrier ubay sa diametro sa Si-doped HVPE-GaN

3. Piniling Epitaxial nga Pagtubo o Lateral Epitaxial nga Teknolohiya sa Pagtubo

Kini nga teknik makapamenos pa sa dislocation density ug makapaayo sa kalidad sa kristal sa GaN epitaxial layers. Ang proseso naglakip sa:

• Pagbutang og GaN layer sa usa ka angay nga substrate (sapiro o SiC).
• Pagbutang og polycrystalline SiO₂ mask layer sa ibabaw.
• Paggamit sa photolithography ug etching aron makahimo og GaN windows ug SiO₂ mask strips.Atol sa sunod nga pagtubo, ang GaN unang motubo nga patindog sa mga bintana ug dayon sa kilid ibabaw sa SiO₂ strips.

Ang wafer nga GaN-on-Sapphire sa XKH

4. Teknolohiya sa Pendeo-Epitaxy

Kini nga pamaagi makapakunhod pag-ayo sa mga depekto sa lattice nga gipahinabo sa lattice ug thermal mismatch tali sa substrate ug epitaxial layer, nga dugang nagpalambo sa kalidad sa kristal sa GaN. Ang mga lakang naglakip sa:

• Pagpatubo og GaN epitaxial layer sa usa ka angay nga substrate (6H-SiC o Si) gamit ang duha ka lakang nga proseso.
• Pagpahigayon og selective etching sa epitaxial layer paubos sa substrate, nga nagmugna og alternating pillar (GaN/buffer/substrate) ug trench structures.
• Nagtubo nga dugang nga mga lut-od sa GaN, nga nagsangkad gikan sa mga kilid sa orihinal nga mga haligi sa GaN, nga nagbitay ibabaw sa mga kanal.Tungod kay walay maskara nga gigamit, malikayan niini ang pagkontak tali sa GaN ug mga materyales sa maskara.

Ang wafer nga GaN-on-Silicon sa XKH

5. Pagpalambo sa mga Materyales nga Epitaxial nga UV LED nga Mubo og Wavelength

Kini nagpahimutang ug lig-on nga pundasyon para sa UV-excited phosphor-based white LEDs. Daghang high-efficiency phosphors ang mahimong ma-excite sa UV light, nga nagtanyag ug mas taas nga luminous efficiency kaysa sa kasamtangang YAG:Ce system, sa ingon nagpalambo sa performance sa white LED.

6. Teknolohiya sa Multi-Quantum Well (MQW) Chip

Sa mga istruktura sa MQW, lain-laing mga hugaw ang gi-dop atol sa pagtubo sa light-emitting layer aron makahimo og lain-laing mga quantum well. Ang recombination sa mga photon nga gipagawas gikan niining mga well direktang nagpatungha og puti nga kahayag. Kini nga pamaagi nagpauswag sa luminous efficiency, nagpamenos sa mga gasto, ug nagpasayon ​​sa packaging ug circuit control, bisan pa man kini nagpresentar og mas dagkong teknikal nga mga hagit.

7. Pagpalambo sa Teknolohiya sa "Photon Recycling"

Niadtong Enero 1999, ang Sumitomo sa Japan nakaugmad og puti nga LED gamit ang ZnSe nga materyal. Ang teknolohiya naglakip sa pagpatubo og CdZnSe thin film sa usa ka ZnSe single-crystal substrate. Kung makuryente, ang film mopagawas og asul nga kahayag, nga makig-interact sa ZnSe substrate aron makahimo og complementary yellow nga kahayag, nga moresulta sa puti nga kahayag. Sa susama, ang Photonics Research Center sa Boston University nagbutang og AlInGaP semiconductor compound sa usa ka asul nga GaN-LED aron makamugna og puti nga kahayag.

8. Pag-agos sa Proseso sa LED Epitaxial Wafer

① Paggama sa Epitaxial Wafer:
Substrate → Disenyo sa istruktura → Pagtubo sa buffer layer → Pagtubo sa N-type GaN layer → Pagtubo sa MQW light-emitting layer → Pagtubo sa P-type GaN layer → Annealing → Pagsulay (photoluminescence, X-ray) → Epitaxial wafer

② Paghimo og Chip:
Epitaxial wafer → Disenyo ug paghimo sa maskara → Photolithography → Ion etching → N-type electrode (deposition, annealing, etching) → P-type electrode (deposition, annealing, etching) → Dicing → Chip inspection ug grading.

Ang wafer nga GaN-on-SiC sa ZMSH