Prensîb û Pêvajoyên Teknîkî yên Waflên Epitaxial ên LED

Ji prensîba xebatê ya LED-an, diyar e ku materyalê waferê epîtaksîyal pêkhateya bingehîn a LED-ê ye. Bi rastî, parametreyên optoelektronîkî yên sereke yên wekî dirêjahiya pêlê, geşî û voltaja pêşverû bi giranî ji hêla materyalê epîtaksîyal ve têne destnîşankirin. Teknolojiya û alavên waferê epîtaksîyal ji bo pêvajoya çêkirinê girîng in, û Depozîsyona Buhara Kîmyewî ya Metal-Organîk (MOCVD) rêbaza sereke ye ji bo mezinbûna tebeqeyên zirav ên krîstala yekane yên pêkhateyên III-V, II-VI û alavên wan. Li jêr hin trendên pêşerojê di teknolojiya waferê epîtaksîyal a LED-ê de hene.

1. Baştirkirina Pêvajoya Mezinbûna Du-Gavî

Niha, hilberîna bazirganî pêvajoyek mezinbûnê ya du-gavî bikar tîne, lê hejmara substratên ku dikarin di carekê de werin barkirin sînordar e. Her çend pergalên 6-wafer gihîştî bin jî, makîneyên ku nêzîkî 20 waferan hildigirin hîn jî di bin pêşveçûnê de ne. Zêdekirina hejmara waferan pir caran dibe sedema nebûna yekrengiyê di tebeqeyên epitaksiyal de. Pêşveçûnên pêşerojê dê li ser du aliyan bisekinin:

• Pêşxistina teknolojiyên ku dihêlin bêtir substrat di yek odeyeke reaksiyonê de werin barkirin, wan ji bo hilberîna di pîvana mezin de û kêmkirina lêçûnê guncantir dike.
• Pêşvebirina alavên wafer ên yek-wafer ên pir otomatîk û dubarekirî.

2. Teknolojiya Epîtaksiya Qonaxa Buhara Hîdrîdê (HVPE)

Ev teknoloji mezinbûna bilez a fîlmên stûr ên bi dendika dislokasyonê ya kêm gengaz dike, ku dikarin wekî substrat ji bo mezinbûna homoepitaksiyal bi karanîna rêbazên din xizmet bikin. Wekî din, fîlmên GaN yên ji substratê veqetandî dikarin bibin alternatîfên çîpên krîstala yekane ya GaN ya girseyî. Lêbelê, HVPE xwedî kêmasiyên wekî zehmetiya kontrola rastîn a stûriyê û gazên reaksiyonê yên korozîf ku rê li ber pêşkeftina bêtir di paqijiya materyalê GaN de digirin.

HVPE-GaN bi Si-dopkirî

(a) Pêkhateya reaktorê HVPE-GaN ê bi Si-dopîkirî; (b) Wêneyê HVPE-GaN ê bi Si-dopîkirî yê 800 μm- qalind;

(c) Belavkirina rêjeya hilgirê azad li seranserê diametera HVPE-GaN a bi Si-dopkirî

3. Mezinbûna Epîtaksîyal a Bijartî an Teknolojiya Mezinbûna Epîtaksîyal a Alteral

Ev teknîk dikare dendika dislokasyonê bêtir kêm bike û kalîteya krîstalê ya tebeqeyên epitaksiyal ên GaN baştir bike. Pêvajo ev tiştan pêk tîne:

• Danîna qatek GaN li ser substratek guncaw (safîr an SiC).
• Danîna çînek maskeya SiO₂ ya polîkrîstalîn li ser.
• Bi karanîna fotolîtografî û gravurkirinê ji bo çêkirina paceyên GaN û şerîtên maskeya SiO₂.Di dema mezinbûna paşê de, GaN pêşî di pencereyan de bi awayekî vertîkal û dûv re jî bi awayekî alîkî li ser şerîtên SiO₂ mezin dibe.

Wafla GaN-li-Sapphire ya XKH

4. Teknolojiya Pendeo-Epitaxy

Ev rêbaz kêmasiyên torê yên ku ji ber nelihevhatina torê û germî di navbera substrat û qata epitaksiyal de çêdibin bi girîngî kêm dike, û kalîteya krîstala GaN bêtir baştir dike. Gav ev in:

• Çandina çînek epitaksiyal a GaN li ser substratek guncaw (6H-SiC an Si) bi karanîna pêvajoyek du-gavî.
• Pêkanîna gravkirina bijartî ya çîna epitaksiyal heta binesazeyê, afirandina avahiyên stûnî (GaN/tampon/substrat) û xendekan ên alternatîf.
• Çend qatên GaN yên zêde zêde dibin, ku ji dîwarên kêlekê yên stûnên GaN yên resen ve dirêj dibin û li ser xendekan daliqandî ne.Ji ber ku maske nayê bikaranîn, ev yek têkiliya di navbera GaN û materyalên maskeyê de asteng dike.

Wafla GaN-li-Sîlîkonê ya XKH

5. Pêşxistina Materyalên Epitaksiyal ên LED-a UV-ya bi Dirêjahiya Pêla Kurt

Ev yek bingehek zexm ji bo LED-ên spî yên li ser bingeha fosforê yên bi UV-ê hatine çalakkirin datîne. Gelek fosforên bi karîgeriya bilind dikarin bi ronahiya UV-ê werin çalakkirin, ku ji pergala YAG:Ce ya heyî karîgeriya ronîkirinê ya bilindtir pêşkêş dikin, bi vî rengî performansa LED-a spî pêşve diçin.

6. Teknolojiya Çîpa Çîpa Pir-Kuantûm (MQW)

Di avahiyên MQW de, di dema mezinbûna çîna ronahîder de, qirêjiyên cûda têne dopkirin da ku bîrên kuantûmê yên cûda biafirînin. Ji nû ve kombînasyona fotonên ku ji van bîrên hatine derxistin rasterast ronahiya spî çêdike. Ev rêbaz karîgeriya ronîkirinê baştir dike, lêçûnan kêm dike, û pakkirin û kontrola devreyê hêsan dike, her çend ew dijwarîyên teknîkî yên mezintir derdixe holê.

7. Pêşxistina Teknolojiya "Vegerandina Fotonan"

Di Çileya 1999an de, Sumitomo ya Japonî LEDek spî bi karanîna materyalê ZnSe pêşxist. Teknolojî mezinbûna fîlmek zirav a CdZnSe li ser substratek krîstal a yekane ya ZnSe vedihewîne. Dema ku elektrîkî dibe, fîlm ronahiya şîn derdixe, ku bi substrata ZnSe re têkilî datîne da ku ronahiya zer a temamker çêbike, ku di encamê de ronahiya spî çêdibe. Bi heman awayî, Navenda Lêkolînên Fotonîkê ya Zanîngeha Bostonê tevlîheviyek nîvconductor AlInGaP li ser LED-ek GaN-ya şîn danî da ku ronahiya spî çêbike.

8. Herikîna Pêvajoya Waferê ya Epitaxial a LED

① Çêkirina Waferên Epitaxial:
Bingeh → Sêwirana avahîsaziyê → Mezinbûna qata tamponê → Mezinbûna qata GaN ya tîpa N → Mezinbûna qata ronahîder a MQW → Mezinbûna qata GaN ya tîpa P → Tavkirin → Ceribandin (fotolumînesans, tîrêjên X) → Wafla epîtaksîyal

② Çêkirina Çîpan:
Wafla epitaksiyal → Sêwirandin û çêkirina maskê → Fotolîtografî → Gravkirina îyonî → Elektroda celebê N (çêkirin, germkirin, gravkirin) → Elektroda celebê P (çêkirin, germkirin, gravkirin) → Kubkirin → Kontrolkirina çîpê û rêzkirin.

Wafla GaN-li-SiC ya ZMSH