LED燈珠照明技能線路包孕了外延、襯底、封裝、白光LED燈珠種類等多方面。紅色、綠色、藍(lán)色LED燈珠是由磷、砷、氮等的III-V族化合物如砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)和氮化鎵(GaN)等半導(dǎo)體系體例成的。
一、LED燈珠外延led燈珠的價(jià)格技能近十多年業(yè)界經(jīng)由過程改良外延生長工藝使患上位錯(cuò)密度獲得了較年夜的改良。可是主流白光照明用藍(lán)光LED燈珠的氮化鎵GaN與襯底間晶格以及熱膨脹系數(shù)的不匹配仍致使了很高的位錯(cuò)密度。一直以來,經(jīng)由過程研究LED燈珠外延技能來最年夜限度地降低缺陷密度、提高晶體質(zhì)量是LED燈珠技能尋求的方針。LED燈珠的外延片是LED燈珠的焦點(diǎn)部門,LED燈珠的波長、正向電壓、亮度或者發(fā)光量等光電參數(shù)基本上都取決于外延片質(zhì)料。外延技能以及裝備是外延片制造技能的要害,金屬有機(jī)物氣相沉積技能(MOCVD)是生長III-led燈珠規(guī)格年夜全V族、II-VI族以及合金薄層單晶的重要要領(lǐng)。外延片的位錯(cuò)作為不發(fā)光的非輻射復(fù)合中央,對于器件的光電機(jī)能具備很是主要的影響。
LED燈珠外延布局及外延技能研究 :
①LED燈珠通例的生長技能包孕大批子阱宿世長低In組分的InGaN預(yù)阱開釋應(yīng)力,并充任載流子“蓄池塘”,再升溫生長GaN壘層以提高壘層的晶體質(zhì)量,生長晶格匹配的InGaAlN壘層或者生長應(yīng)力互補(bǔ)的InGaN/AlGaN布局等。 量子阱有源區(qū)InGaN/GaN量子阱有源區(qū)是LED燈珠外延質(zhì)料的焦點(diǎn),生長InGaN量子阱的要害是節(jié)制量子阱的應(yīng)力,減小極化效應(yīng)的影響。
②顛末多年的成長,LED燈珠的外延層布局以及外延技能已經(jīng)比力成熟,LED燈珠的內(nèi)量子效率已經(jīng)可達(dá)90%以上,紅光LED燈珠的內(nèi)量子效率甚至已經(jīng)靠近100%。但在年夜功率LED燈珠研究中,發(fā)明年夜電流注入下的量子效率降落較顯著,被稱為Droop效應(yīng)。GaN基LED燈珠的Droop效應(yīng)的緣故原由比力偏向因而載流子的局域化,從有源區(qū)走漏或者溢出,和俄歇復(fù)合。試驗(yàn)發(fā)明接納較寬的量子阱來降低載流子密度以及優(yōu)化P型區(qū)的電子攔截層均可緩解Droop效應(yīng)。
LED燈珠外延布局及外延技能研究中的其它詳細(xì)技能有:
①外貌粗化技能LED燈珠外延外貌粗化就是相稱于轉(zhuǎn)變出射角度防止出射光的全反射提超出跨越光率，因?yàn)橥庋淤|(zhì)料的折射率與封裝質(zhì)料差別致使部門出射光將被反射回到外延層。工藝上直接對于外延外貌舉行處置懲罰,輕易毀傷外延有源層,并且透明電極更難建造,經(jīng)由過程轉(zhuǎn)變外延層生長前提到達(dá)外貌粗化是可行之路。
②襯底剝離技能LED燈珠藍(lán)寶石襯底激光剝離技能是基于GaN同質(zhì)外延剝離成長的技能,哄騙紫外激光照射襯底,熔化過渡層剝離,2003年OSRAM用此工藝剝離藍(lán)寶石,將出光率提至75%,是傳統(tǒng)的3倍,并形成為了出產(chǎn)線。
③LED燈珠倒裝芯片技能 據(jù)美國Lumileds公司數(shù)據(jù),藍(lán)寶石襯底的LED燈珠約增長出光率1.6倍。
④LED燈珠全方位反射膜 除了出光正面以外,把其它面的出射光盡可能全反射回外延層內(nèi),終極晉升從正面的出光率。
⑤LED燈珠二維光子晶體的微布局 可提超出跨越光效率,2003年9月日本松下電器建造出了直徑1.5微米,高0.5微米的高低光子晶體的LED燈珠,出光率提高60%。
二、襯底技能LED燈珠經(jīng)常使用的芯片襯底技能線路重要有藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底、硅襯底三年夜類,還有研制中的氮化鎵、氧化鋅等。
對于襯底質(zhì)料提出要求:
①LED燈珠襯底與外延膜層的化學(xué)不變性匹配，襯底質(zhì)料要有好的化學(xué)不變性,在外延生長的溫度以及氛圍中不容易分化以及腐化,不與外延膜孕育發(fā)生化學(xué)反映使外延膜質(zhì)量降落;
② LED燈珠襯底與外延膜層的熱膨脹系數(shù)匹配，熱膨脹系數(shù)相差過年夜,將使外延膜生長質(zhì)量降落,在器件事情歷程中,還可能因?yàn)榘l(fā)燒而造成器件的毀壞;
③LED燈珠襯底與外延膜層的布局匹配，二者質(zhì)料的晶體布局不異或者鄰近,則晶格常數(shù)掉配小、結(jié)晶機(jī)能好、缺陷密度低。我國LED燈珠硅襯底技能今朝取患了技能沖破,正在起勁向年夜范圍財(cái)產(chǎn)化運(yùn)用成長。今朝,已經(jīng)年夜量用于商品化的GaN基LED燈珠的襯底只有藍(lán)寶石以及碳化硅襯底。其它可用于GaN基LED燈珠的襯底質(zhì)料另有離財(cái)產(chǎn)化另有相稱一段間隔的GaN同質(zhì)襯底、ZnO襯底。