LEDlarning ishlash printsipidan ko'rinib turibdiki, epitaksial gofret moddasi LEDning asosiy komponenti hisoblanadi. Aslida, to'lqin uzunligi, yorqinlik va oldinga kuchlanish kabi asosiy optoelektronik parametrlar asosan epitaksial material bilan belgilanadi. Epitaksial gofret texnologiyasi va uskunalari ishlab chiqarish jarayoni uchun juda muhim, metall-organik kimyoviy bug'larni cho'ktirish (MOCVD) III-V, II-VI birikmalarining nozik bir kristalli qatlamlarini va ularning qotishmalarini etishtirishning asosiy usuli hisoblanadi. Quyida LED epitaksial gofret texnologiyasining kelajakdagi tendentsiyalari keltirilgan.
1. Ikki bosqichli o'sish jarayonini takomillashtirish
Hozirgi vaqtda tijorat ishlab chiqarish ikki bosqichli o'sish jarayonini qo'llaydi, biroq bir vaqtning o'zida yuklanishi mumkin bo'lgan substratlar soni cheklangan. 6 ta gofretli tizimlar etuk bo'lsa-da, 20 ga yaqin gofret bilan ishlov beradigan mashinalar hali ham ishlab chiqilmoqda. Gofretlar sonining ko'payishi ko'pincha epitaksial qatlamlarda bir xillikning etarli emasligiga olib keladi. Kelajakdagi o'zgarishlar ikki yo'nalishga qaratiladi:
- Yagona reaktsiya kamerasiga ko'proq substratlarni yuklash imkonini beruvchi texnologiyalarni ishlab chiqish, ularni keng ko'lamli ishlab chiqarish va xarajatlarni kamaytirish uchun qulayroq qilish.
- Yuqori avtomatlashtirilgan, takrorlanadigan bitta gofretli uskunani takomillashtirish.
2. Hidrid bug' fazasi epitaksisi (HVPE) texnologiyasi
Ushbu texnologiya dislokatsiya zichligi past bo'lgan qalin plyonkalarning tez o'sishiga imkon beradi, ular boshqa usullar yordamida gomoepitaksial o'sish uchun substrat bo'lib xizmat qiladi. Bundan tashqari, substratdan ajratilgan GaN plyonkalari ommaviy GaN monokristal chiplariga muqobil bo'lishi mumkin. Biroq, HVPE ning kamchiliklari bor, masalan, qalinligini aniq nazorat qilishda qiyinchilik va korroziy reaktsiya gazlari GaN materialining tozaligini yanada yaxshilashga to'sqinlik qiladi.
Si-dopingli HVPE-GaN
(a) Si-doplangan HVPE-GaN reaktorining tuzilishi; (b) 800 mkm qalinlikdagi Si qo'shilgan HVPE-GaN tasviri;
(c) Si-doped HVPE-GaN diametri bo'ylab erkin tashuvchi kontsentratsiyasining taqsimlanishi
3. Selektiv epitaksial o'sish yoki lateral epitaksial o'sish texnologiyasi
Ushbu usul dislokatsiya zichligini yanada kamaytirishi va GaN epitaksial qatlamlarining kristal sifatini yaxshilashi mumkin. Jarayon quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- GaN qatlamini mos substratga (safir yoki SiC) yotqizish.
- Yuqoriga polikristalli SiO₂ niqob qatlamini yotqizish.
- GaN oynalari va SiO₂ maskalari chiziqlarini yaratish uchun fotolitografiya va etchingdan foydalanish.Keyingi o'sishda GaN birinchi navbatda derazalarda vertikal ravishda, so'ngra SiO₂ chiziqlari ustida lateral ravishda o'sadi.
XKH ning GaN-on-Sapphire gofreti
4. Pendeo-Epitaxy texnologiyasi
Bu usul taglik va epitaksial qatlam o'rtasidagi panjara va termal mos kelmaslik natijasida yuzaga keladigan panjara nuqsonlarini sezilarli darajada kamaytiradi, GaN kristalining sifatini yanada oshiradi. Qadamlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
- Ikki bosqichli jarayon yordamida mos substratda (6H-SiC yoki Si) GaN epitaksial qatlamini etishtirish.
- Epitaksial qatlamni pastki qatlamga selektiv surtishni amalga oshirish, o'zgaruvchan ustun (GaN / bufer / substrat) va xandaq tuzilmalarini yaratish.
- Xandaklar ustida to'xtatilgan asl GaN ustunlarining yon devorlaridan lateral ravishda cho'zilgan qo'shimcha GaN qatlamlarini o'stirish.Hech qanday niqob ishlatilmaganligi sababli, bu GaN va niqob materiallari o'rtasidagi aloqani oldini oladi.
XKH ning GaN-on-Silicon gofreti
5. Qisqa to'lqinli UV LED epitaksial materiallarni ishlab chiqish
Bu UV qo'zg'atuvchi fosforga asoslangan oq LEDlar uchun mustahkam poydevor yaratadi. Ko'pgina yuqori samarali fosforlar UV nurlari bilan hayajonlanishi mumkin, bu esa joriy YAG: Ce tizimiga qaraganda yuqori yorug'lik samaradorligini ta'minlaydi va shu bilan oq LED ish faoliyatini yaxshilaydi.
6. Ko'p kvantli quduq (MQW) chip texnologiyasi
MQW tuzilmalarida yorug'lik chiqaradigan qatlamning o'sishi jarayonida turli xil aralashmalar turli xil kvant quduqlarini yaratish uchun qo'llaniladi. Ushbu quduqlardan chiqarilgan fotonlarning rekombinatsiyasi to'g'ridan-to'g'ri oq yorug'lik hosil qiladi. Bu usul yorug'lik samaradorligini oshiradi, xarajatlarni kamaytiradi va qadoqlash va elektron boshqaruvni soddalashtiradi, garchi u katta texnik qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi.
7. “Fotoni qayta ishlash” texnologiyasini ishlab chiqish
1999 yil yanvar oyida Yaponiyaning Sumitomo kompaniyasi ZnSe materialidan foydalangan holda oq rangli LEDni ishlab chiqdi. Texnologiya ZnSe monokristalli substratda CdZnSe yupqa plyonkani o'stirishni o'z ichiga oladi. Elektrlashtirilganda plyonka ko'k nur chiqaradi, bu esa ZnSe substrati bilan o'zaro ta'sirlanib, qo'shimcha sariq yorug'lik hosil qiladi, natijada oq yorug'lik paydo bo'ladi. Xuddi shunday, Boston universitetining Fotonik tadqiqot markazi oq yorug'lik hosil qilish uchun ko'k GaN-LEDga AlInGaP yarim o'tkazgich birikmasini to'pladi.
8. LED epitaksial gofret jarayoni oqimi
① Epitaksial gofret ishlab chiqarish:
Substrat → Strukturaviy dizayn → Bufer qatlamining o'sishi → N tipidagi GaN qatlamining o'sishi → MQW yorug'lik chiqaradigan qatlam o'sishi → P tipidagi GaN qatlamining o'sishi → Yuvish → Sinov (fotoluminesans, rentgen) → Epitaksial gofret
② Chip ishlab chiqarish:
Epitaksial gofret → Niqobni loyihalash va ishlab chiqarish → Fotolitografiya → Ion bilan ishlov berish → N-tipli elektrod (cho‘ktirish, tavlanish, o‘yma) → P-tipli elektrod (cho‘ktirish, tavlanish, qirqish) → Dicing → Chipni tekshirish va tasniflash.
ZMSH ning GaN-on-SiC gofreti
Yuborilgan vaqt: 25-iyul-2025