深度对比半导体照明三条主要技术路线

2016-02-22 08:51

　　在LED的制备过程中，上游的衬底材料是决定LED颜色、亮度、寿命等性能指标的主要因素。衬底材料表面的粗糙度、热膨胀系数、热传导系数、极性的影响、表面的加工要求以及与外延材料间晶格间是否匹配，这些因素与高亮度LED的发光效率与稳定性密切相关。因此，衬底材料是半导体照明产业技术发展的基石，衬底材料的技术路线必然会影响整个产业的技术路线，是整个产业链的关键。

　　目前半导体照明主要有三条技术路线，分别是以日本日亚化学为代表的蓝宝石衬底LED技术路线、以美国Cree为代表的碳化硅衬底LED技术路线，以及以中国晶能光电为代表的硅衬底LED技术路线。2016年1月8日，南昌大学联合晶能光电的江风益团队“硅衬底高光效GaN基蓝色发光二极管”技术项目获得2015年度国家科学技术奖技术发明类唯一的一等奖，LED业界中国芯的梦想再次被激发。硅衬底技术项目的获奖，说明硅衬底已被国家证实可行，并已提升到国家战略层面。硅衬底或将迎来规模化的商业应用。

　　表1 GaN基LED三种主要衬底材料对比

　　图1 LED各种衬底材料的市场占有率（数据来源：YOLE，中信建投证劵研究发展部）

　　蓝宝石（Al2O3）衬底

　　2014 年10 月7 日瑞典皇家科学院宣布：赤崎勇、天野浩和中村修二因发明“高效蓝色发光二极管”获得2014 年诺贝尔物理学奖。这3 位科学家的突出贡献在于，1993年他们突破了在蓝宝石衬底上制备高光效GaN 基蓝光LED 的核心技术。20多年来，基于蓝宝石衬底的GaN 基蓝光LED技术和产业发展迅猛，占据了衬底市场90%以上的市场份额，成为目前市场上的主流技术路线。

　　蓝宝石具有优异的光学性能、机械性能和化学稳定性，强度高、硬度大、耐冲刷。作为衬底材料，蓝宝石具有高温下（2000℃）化学性质稳定好、可见光不易吸收、价格便宜等优点。