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【SSLCHINA 2014】张国义:氮化物半导体LED衬底材料的发展

文章来源:admin  点击次数:0  更新时间:2014-11-08 14:44:48  【打印此页】  【关闭

摘要:2014年11月6日下午,在第十一届中国国际半导体照明论坛(SSL CHINA 2014)材料与装备技术分会上,来自北京大学教授、中镓半导体科技有限公司总经理张国义做了题为氮化物半导体LED衬底材料进展的报告。

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氮化物半导体在LED照明的广泛的应用,已经成为宽禁带半导体材料中最具吸引力的材料。然而,制约氮化物半导体的发展重要因素之一,就是衬底材料。

由于GaN单晶衬底时至今日没有很好解决,人们不得不采用各种替代GaN的衬底材料,通过异质外延技术,以其满足制备各种器件的需求。

这些替代衬底材料不同程度的存在着晶体结构失配,晶格常数失配,热膨胀系数失配等因素,造成了生长过程的复杂化,在晶体中引入大量的位错等缺陷,严重影响着器件的性能。

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北京大学教授 中镓半导体科技有限公司总经理张国义

2014年11月6日下午,在第十一届中国国际半导体照明论坛(SSL CHINA 2014)材料与装备技术分会上,来自北京大学教授、中镓半导体科技有限公司总经理张国义做了题为氮化物半导体LED衬底材料进展的报告。

目前使用最为广泛的衬底材料主要有Al2O3衬底,SiC衬底,Si衬底,GaN衬底等。尤其是Al2O3衬底,由于LED照明的广泛应用,成为主流衬底材料。

张国义表示,Al2O3衬底与GaN之间存在大的晶格失配和热膨胀系数失配,导致GaN外延材料中产生大量的晶体缺陷和应力,这严重制约了GaN-基LED性能的提高。“获得高质量低位错密度的GaN材料是生长技术亟待攻克的难题,更是获得高性能光电器件的关键,其中生长GaN材料的衬底技术已成为当前的研究热点。”

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张国义在演讲中结合北京大学宽禁带研究中心和中镓半导体科技有限公司对衬底的制备和研究工作,对图形化蓝宝石衬底(PSS),GaN/Al2O3复合衬底, GaN衬底进行了较深入的探讨,并对未来衬底技术的发展趋势进行了展望。

PSS上生长的LED的出射光亮度比传统的LED大大提高,同时反向漏电流减小,LED的寿命也得到了延长。张国义重点介绍了 PSS衬底的的制备技术,生长机制和对LED性能的影响。

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他表示,通过优化PSS衬底形貌和结构参数,并利用光刻结合干法刻蚀或湿法腐蚀技术制备出高质量的PSS衬底。此外,利用阳极氧化铝(AAO)技术,成功获得纳米级PSS (Nano-PSS)衬底,采用碳纳米管作为掩膜的图形衬底技术,以及有利于消除位错等缺陷的弯曲掩膜的衬底。

张国义表示,在GaN/Al2O3复合衬底和GaN衬底的制备方面,制备出低位错密度的GaN/Al2O3复合衬底,并利用自分离技术,成功获得高质量的自支撑GaN单晶衬底,这为以后高性能大功率垂直结构LED、蓝绿光LD及大功率电子器件的发展提供了良好的衬底材料。


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