LED-lərin iş prinsipindən aydın olur ki, epitaksial lövhə materialı LED-in əsas komponentidir. Əslində, dalğa uzunluğu, parlaqlıq və irəli gərginlik kimi əsas optoelektron parametrlər əsasən epitaksial material tərəfindən müəyyən edilir. Epitaksial lövhə texnologiyası və avadanlığı istehsal prosesi üçün vacibdir, Metal-Üzvi Kimyəvi Buxar Çökməsi (MOCVD) III-V, II-VI birləşmələrinin və onların ərintilərinin nazik tək kristal təbəqələrinin yetişdirilməsi üçün əsas metoddur. Aşağıda LED epitaksial lövhə texnologiyasında bəzi gələcək tendensiyalar verilmişdir.
1. İki Mərhələli Böyümə Prosesinin Təkmilləşdirilməsi
Hazırda kommersiya istehsalında iki mərhələli böyümə prosesi tətbiq olunur, lakin eyni anda yüklənə bilən substratların sayı məhduddur. 6 lövhəli sistemlər yetkin olsa da, təxminən 20 lövhəni emal edən maşınlar hələ də inkişaf mərhələsindədir. Lövhələrin sayının artırılması çox vaxt epitaksial təbəqələrdə qeyri-kafi vahidliyə səbəb olur. Gələcək inkişaflar iki istiqamətə yönələcək:
- Tək reaksiya kamerasına daha çox substratın yüklənməsinə imkan verən texnologiyaların hazırlanması, onları genişmiqyaslı istehsal və xərclərin azaldılması üçün daha uyğun hala gətirilməsi.
- Yüksək dərəcədə avtomatlaşdırılmış, təkrarlana bilən tək lövhəli avadanlıqların inkişaf etdirilməsi.
2. Hidrid Buxar Fazası Epitaksisi (HVPE) Texnologiyası
Bu texnologiya, digər üsullarla homeopitaksial böyümə üçün substrat kimi xidmət edə bilən aşağı dislokasiya sıxlığına malik qalın təbəqələrin sürətli böyüməsinə imkan verir. Bundan əlavə, substratdan ayrılan GaN təbəqələri toplu GaN tək kristal çiplərinə alternativ ola bilər. Bununla belə, HVPE-nin dəqiq qalınlığa nəzarətdə çətinlik və GaN materialının təmizliyinin daha da yaxşılaşdırılmasına mane olan korroziya reaksiya qazları kimi çatışmazlıqları var.
Si ilə aşqarlanmış HVPE-GaN
(a) Si ilə aşqarlanmış HVPE-GaN reaktorunun quruluşu; (b) 800 μm qalınlığında Si ilə aşqarlanmış HVPE-GaN-in təsviri;
(c) Si ilə aşqarlanmış HVPE-GaN diametri boyunca sərbəst daşıyıcı konsentrasiyasının paylanması
3. Seçici Epitaksial Böyümə və ya Lateral Epitaksial Böyümə Texnologiyası
Bu texnika dislokasiya sıxlığını daha da azalda və GaN epitaksial təbəqələrinin kristal keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər. Proses aşağıdakıları əhatə edir:
- Uyğun bir substrat (safir və ya SiC) üzərində GaN təbəqəsinin çəkilməsi.
- Üstünə polikristal SiO₂ maska təbəqəsinin çəkilməsi.
- Fotolitoqrafiya və aşındırma üsulu ilə GaN pəncərələri və SiO₂ maska zolaqları yaradılır.Sonrakı böyümə zamanı GaN əvvəlcə pəncərələrdə şaquli, sonra isə SiO₂ zolaqları üzərində yan tərəfə böyüyür.
XKH-nin GaN-on-Sapphire vaflisi
4. Pendeo-Epitaksi Texnologiyası
Bu üsul, substrat və epitaksial təbəqə arasında qəfəs və istilik uyğunsuzluğundan qaynaqlanan qəfəs qüsurlarını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır və GaN kristal keyfiyyətini daha da artırır. Mərhələlərə aşağıdakılar daxildir:
- İki mərhələli prosesdən istifadə edərək uyğun bir substrat (6H-SiC və ya Si) üzərində GaN epitaksial təbəqəsinin yetişdirilməsi.
- Epitaksial təbəqənin substrata qədər selektiv aşındırılması, alternativ sütun (GaN/bufer/substrat) və xəndək strukturlarının yaradılması.
- Xəndəklərin üzərindən asılı qalan orijinal GaN sütunlarının yan divarlarından yanlara doğru uzanan əlavə GaN təbəqələrinin böyüməsi.Maska istifadə edilmədiyi üçün GaN və maska materialları arasında təmasın qarşısını alır.
XKH-nin GaN-on-Silicon vaflisi
5. Qısa dalğalı UV LED epitaksial materiallarının hazırlanması
Bu, UB şüaları ilə həyəcanlanan fosfor əsaslı ağ LED-lər üçün möhkəm təməl qoyur. Bir çox yüksək səmərəli fosforlar UB işığı ilə həyəcanlana bilər və mövcud YAG:Ce sistemindən daha yüksək işıq səmərəliliyi təklif edir və bununla da ağ LED-lərin performansını artırır.
6. Çoxkvantlı quyu (MQW) çip texnologiyası
MQW strukturlarında, işıq yayan təbəqənin böyüməsi zamanı müxtəlif çirklər aşqarlanır və müxtəlif kvant quyuları yaranır. Bu quyulardan yayılan fotonların rekombinasiyası birbaşa ağ işıq yaradır. Bu üsul daha böyük texniki çətinliklər yaratsa da, işıqlandırma səmərəliliyini artırır, xərcləri azaldır və qablaşdırma və dövrə idarəetməsini sadələşdirir.
7. “Fotonların Təkrar Emalı” Texnologiyasının İnkişafı
1999-cu ilin yanvar ayında Yaponiyanın Sumitomo şirkəti ZnSe materialından istifadə edərək ağ LED hazırladı. Texnologiya ZnSe tək kristal substratında CdZnSe nazik təbəqəsinin yetişdirilməsini əhatə edir. Elektrikləşdirildikdə, təbəqə mavi işıq yayır və bu işıq ZnSe substratı ilə qarşılıqlı təsir göstərərək tamamlayıcı sarı işıq yaradır və nəticədə ağ işıq yaranır. Eynilə, Boston Universitetinin Fotonika Tədqiqat Mərkəzi ağ işıq yaratmaq üçün mavi GaN-LED üzərində AlInGaP yarımkeçirici birləşməsini yerləşdirdi.
8. LED Epitaksial Plitənin Proses Axını
① Epitaksial lövhə istehsalı:
Substrat → Struktur dizayn → Bufer təbəqəsinin böyüməsi → N-tipli GaN təbəqəsinin böyüməsi → MQW işıq saçan təbəqənin böyüməsi → P-tipli GaN təbəqəsinin böyüməsi → Tavlama → Test (fotolüminesans, rentgen) → Epitaksial lövhə
② Çip istehsalı:
Epitaksial lövhə → Maska dizaynı və istehsalı → Fotolitoqrafiya → İon aşındırma → N-tipli elektrod (çökdürmə, tavlama, aşındırma) → P-tipli elektrod (çökdürmə, tavlama, aşındırma) → Doğrama → Çiplərin yoxlanılması və dərəcələnməsi.
ZMSH-ın GaN-on-SiC lövhəsi
Yazı vaxtı: 25 iyul 2025