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SiC衬底GaN基发光二极管的研制

2010-12-10 11:11
吃瓜天狼
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  1994年日本日亚化工突破了GaN材料成核生长的关键技术,不久P型GaN采用退火技术得以实现,随后GaN LED研制成功。近几年,通过外延技术的提升,GaN LED的内量子效率大大提升,结合粗化、倒装、PSS衬底等提高光输出效率的技术,GaN基LED已广泛应用于全彩显示、交通信号灯、汽车灯具、液晶背光、室内照明和路灯照明等领域,半导体照明已经日臻成熟,走进千家万户。

  目前,绝大部分GaN基LED均采用价格相对低廉的蓝宝石为衬底材料制备。然而,蓝宝石衬底与GaN材料有高达17%的晶格失配度,如此大的晶格失配造成了很高的位错密度,导致GaN LED中的非辐射复合中心增多,限制了其内量子效率的进一步提升。SiC衬底与GaN材料的晶格适配度只有3%,远小于蓝宝石衬底与GaN材料间的晶格适配度,因此在SiC衬底上外延生长的GaN材料的位错密度会更少,晶体质量会更高,同时SiC的热导率(4.2W/cm.K)远大于蓝宝石,有利于器件在大电流下工作。

 SiC衬底上外延GaN的X-Ray半宽结果

图1 SiC衬底上外延GaN的X-Ray半宽结果

  但是SiC衬底的制备难度较高,外延生长GaN的成核也具有一定难度。因此,SiC衬底上制备GaN LED的技术仅限于以美国CREE为代表的少数掌握SiC衬底制备技术的公司手中。目前,美国Cree公司生产的GaN LED封装成白光后,流明效率已经超过200lm/W,远远超过其他同行厂家。

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