LED-lərin iş prinsipindən aydın olur ki, epitaksial vafli material LED-in əsas komponentidir. Əslində, dalğa uzunluğu, parlaqlıq və irəli gərginlik kimi əsas optoelektronik parametrlər əsasən epitaksial material tərəfindən müəyyən edilir. Epitaksial vafli texnologiyası və avadanlıqları istehsal prosesi üçün çox vacibdir, çünki Metal-Üzvi Kimyəvi Buxar Çöküntüsü (MOCVD) III-V, II-VI birləşmələrin və onların ərintilərinin nazik monokristal təbəqələrinin yetişdirilməsi üçün əsas üsuldur. Aşağıda LED epitaksial gofret texnologiyasında gələcək tendensiyalar var.
1. İki Mərhələli Artım Prosesinin Təkmilləşdirilməsi
Hal-hazırda kommersiya istehsalında iki mərhələli böyümə prosesi tətbiq olunur, lakin bir anda yüklənə bilən substratların sayı məhduddur. 6-vafli sistemlər yetkin olsa da, təxminən 20 vafli idarə edən maşınlar hələ də inkişaf mərhələsindədir. Vaflilərin sayının artması çox vaxt epitaksial təbəqələrdə qeyri-kafi vahidliyə gətirib çıxarır. Gələcək inkişaflar iki istiqamətdə cəmlənəcək:
- Tək bir reaksiya kamerasına daha çox substratın yüklənməsinə imkan verən texnologiyaların inkişafı, onları genişmiqyaslı istehsal və xərclərin azaldılması üçün daha uyğun edir.
- Yüksək avtomatlaşdırılmış, təkrarlana bilən tək vafli avadanlıqların inkişafı.
2. Hidrid Buxar Faza Epitaksisi (HVPE) Texnologiyası
Bu texnologiya aşağı dislokasiya sıxlığına malik qalın filmlərin sürətlə böyüməsinə imkan verir ki, bu da digər üsullardan istifadə etməklə homoepitaksial böyümə üçün substrat kimi xidmət edə bilər. Bundan əlavə, substratdan ayrılmış GaN filmləri toplu GaN monokristal çiplərinə alternativ ola bilər. Bununla belə, HVPE-nin dəqiq qalınlığa nəzarətdə çətinlik və GaN materialının saflığının daha da yaxşılaşdırılmasına mane olan aşındırıcı reaksiya qazları kimi çatışmazlıqları var.
Si-qatlanmış HVPE-GaN
(a) Si-qatlanmış HVPE-GaN reaktorunun quruluşu; (b) 800 μm qalınlığında Si-qatlanmış HVPE-GaN şəkli;
(c) Si-qatlanmış HVPE-GaN-in diametri boyunca sərbəst daşıyıcı konsentrasiyasının paylanması
3. Selektiv Epitaksial Artım və ya Yanal Epitaksial Artım Texnologiyası
Bu texnika dislokasiya sıxlığını daha da azalda və GaN epitaksial təbəqələrinin kristal keyfiyyətini yaxşılaşdıra bilər. Proses daxildir:
- GaN qatının uyğun bir substratda (safir və ya SiC) salınması.
- Üstünə polikristal SiO₂ maska qatının qoyulması.
- GaN pəncərələri və SiO₂ maska zolaqları yaratmaq üçün fotolitoqrafiyadan və aşındırmadan istifadə.Sonrakı böyümə zamanı GaN əvvəlcə pəncərələrdə şaquli, sonra isə SiO₂ zolaqları üzərində yanal olaraq böyüyür.
XKH-nin GaN-on-Sapphire gofreti
4. Pendeo-Epitaxy Texnologiyası
Bu üsul, qəfəs və substrat və epitaksial təbəqə arasında istilik uyğunsuzluğundan qaynaqlanan qəfəs qüsurlarını əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, GaN kristal keyfiyyətini daha da artırır. Addımlara aşağıdakılar daxildir:
- İki addımlı bir prosesdən istifadə edərək, uyğun bir substratda (6H-SiC və ya Si) GaN epitaksial təbəqəsinin yetişdirilməsi.
- Epitaksial təbəqənin alt təbəqəyə qədər seçici aşındırılması, alternativ sütun (GaN/bufer/substrat) və xəndək strukturlarının yaradılması.
- Xəndəklər üzərində asılmış orijinal GaN sütunlarının yan divarlarından yana doğru uzanan əlavə GaN təbəqələrinin yetişdirilməsi.Heç bir maska istifadə edilmədiyi üçün bu, GaN və maska materialları arasında təmasın qarşısını alır.
XKH-nin GaN-on-Silicon vaflisi
5. Qısa Dalğalı UV LED Epitaksial Materialların İnkişafı
Bu, UV-həyəcanlı fosfor əsaslı ağ LED-lər üçün möhkəm təməl qoyur. Bir çox yüksək effektiv fosforlar UV işığı ilə həyəcanlana bilər, mövcud YAG:Ce sistemindən daha yüksək işıq səmərəliliyi təklif edir və bununla da ağ LED performansını artırır.
6. Çox kvant quyusu (MQW) çip texnologiyası
MQW strukturlarında fərqli kvant quyuları yaratmaq üçün işıq yayan təbəqənin böyüməsi zamanı müxtəlif çirklər əlavə olunur. Bu quyulardan yayılan fotonların rekombinasiyası birbaşa ağ işıq yaradır. Bu üsul işıq səmərəliliyini artırır, xərcləri azaldır və qablaşdırma və dövrə nəzarətini asanlaşdırır, baxmayaraq ki, daha böyük texniki problemlər yaradır.
7. “Photon Recycling” Texnologiyasının inkişafı
1999-cu ilin yanvarında Yaponiyanın Sumitomo şirkəti ZnSe materialından istifadə edərək ağ LED-i hazırladı. Texnologiya ZnSe monokristallı substratda CdZnSe nazik təbəqəsinin yetişdirilməsini nəzərdə tutur. Elektrikləşdirildikdə, film mavi işıq saçır, bu da ZnSe substratı ilə qarşılıqlı əlaqədə olan tamamlayıcı sarı işıq yaradır və nəticədə ağ işıq yaranır. Eynilə, Boston Universitetinin Fotonik Tədqiqat Mərkəzi ağ işıq yaratmaq üçün mavi GaN-LED üzərində AlInGaP yarımkeçirici birləşməni yığdı.
8. LED Epitaksial Gofret Proses axını
① Epitaksial vafli istehsalı:
Substrat → Struktur dizayn → Bufer təbəqəsinin böyüməsi → N tipli GaN təbəqəsinin böyüməsi → MQW işıq yayan təbəqənin böyüməsi → P tipli GaN təbəqəsinin böyüməsi → Təmizləmə → Sınaq (fotolüminesans, rentgen) → Epitaksial vafli
② Çip istehsalı:
Epitaksial vafli → Maska dizaynı və istehsalı → Fotolitoqrafiya → İon aşındırma → N tipli elektrod (çökmə, yumşalma, aşındırma) → P tipli elektrod (çökmə, yumşalma, aşındırma) → Küpələmə → Çiplərin yoxlanılması və təsnifatı.
ZMSH-nin GaN-on-SiC vaflisi
Göndərmə vaxtı: 25 iyul 2025-ci il