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改进LED及激光器的撒手锏,住友电工开发出大型基板

2010-12-21 14:25
天堂的苦涩
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        住友电气工业开发出口径为2英寸的半/非极性面GaN基板

  在白色LED中使用的蓝色LED芯片及蓝光光驱光源用蓝紫色半导体激光器,目前新型的GaN基板有望使这些GaN类半导体发光元件的性能得到大幅提高。而在该领域,日本业界最大厂商住友电气工业最近实现了新型GaN基板的大型化,并即将推出产品。该产品就是采用GaN结晶的“半极性面”及“非极性面”的、口径为2英寸的GaN基板。其中,采用非极性面的基板预定2010年内样品供货。

  此次的基板产品实现了与用于制造蓝紫色半导体激光器的GaN基板产品为相同水平的105cm-2错位密度,并同时将口径扩大到了与现有GaN基板产品相同的2英寸。而以前业内提供的半/非极性GaN基板都是窄长方形的小型产品。

  GaN类半导体发光元件一般利用GaN结晶中称为“极性面”的结晶面。如果使用与该结晶面不同的半/非极性面的话,便可削弱GaN结晶内产生的“压电电场”的影响,有助于提高发光元件的发光效率并延长波长(图1)。比如,通过利用非极性面,有望将发光效率提高20%以上。另外,由于容易延长波长,因此还可实现纯绿色的半导体激光器。

  住友电气工业尽管并未公布实现技术的细节,但据说通过采用自主开发的HVPE法实现了2英寸的基板口径。HVPE法本身就是被现有GaN基板产品所采用的技术。因此能够充分运用已有的制造设备。也就是说,有望实现与现有GaN基板产品为相同程度的价格。

        6英寸产品也将亮相

  不过,GaN基板的产品价格比Si基板及蓝宝石基板等产品高,而且口径也小得多,因此主要被用于激光器领域。而住友电气工业还打算攻克这一课题,促进GaN基板在LED及功率半导体中的采用。

  因此住友电气工业开始致力于GaN基板的进一步大型化。与上述的半/非极性面不同,采用的是与已有GaN基板相同的极性面,开发成功的大尺寸基板实现了6英寸的口径。随着有助于提高生产效率的大尺寸产品的亮相,使用GaN基板的蓝色LED芯片、半导体激光器及功率半导体的单位元件成本便极有望得到降低。

 


          图1:半/非极性面GaN基板的优点:
         通过发光元件采用半/非极性面的GaN基板,可提高内部量子效率并延长波长。比如,内部量子效率得到提高的话,便可实现高效率的蓝色LED。

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