ຈາກຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງ LEDs, ມັນເຫັນໄດ້ຊັດເຈນວ່າວັດສະດຸ wafer epitaxial ແມ່ນອົງປະກອບຫຼັກຂອງ LED. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ຕົວກໍານົດການ optoelectronic ທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ຄວາມຍາວຄື່ນ, ຄວາມສະຫວ່າງ, ແລະແຮງດັນສົ່ງຕໍ່ແມ່ນຖືກກໍານົດໂດຍອຸປະກອນການ epitaxial. ເທກໂນໂລຍີ wafer Epitaxial ແລະອຸປະກອນແມ່ນສໍາຄັນຕໍ່ຂະບວນການຜະລິດ, ດ້ວຍ Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) ເປັນວິທີການຕົ້ນຕໍສໍາລັບການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊັ້ນແກ້ວບາງໆຂອງທາດປະສົມ III-V, II-VI, ແລະໂລຫະປະສົມຂອງພວກມັນ. ຂ້າງລຸ່ມນີ້ແມ່ນບາງແນວໂນ້ມໃນອະນາຄົດໃນເທກໂນໂລຍີ LED epitaxial wafer.
1. ການປັບປຸງຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວສອງຂັ້ນຕອນ
ໃນປັດຈຸບັນ, ການຜະລິດການຄ້າໃຊ້ຂະບວນການຂະຫຍາຍຕົວສອງຂັ້ນຕອນ, ແຕ່ຈໍານວນຂອງ substrates ທີ່ສາມາດໂຫຼດໄດ້ໃນຄັ້ງດຽວແມ່ນຈໍາກັດ. ໃນຂະນະທີ່ລະບົບ 6-wafer ແມ່ນແກ່ແລ້ວ, ເຄື່ອງຈັກທີ່ຈັດການປະມານ 20 wafers ຍັງຢູ່ໃນການພັດທະນາ. ການເພີ່ມຈໍານວນຂອງ wafers ມັກຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມສອດຄ່ອງບໍ່ພຽງພໍໃນຊັ້ນ epitaxial. ການພັດທະນາໃນອະນາຄົດຈະສຸມໃສ່ສອງທິດທາງ:
- ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີທີ່ອະນຸຍາດໃຫ້ການໂຫຼດ substrates ຫຼາຍຢູ່ໃນຫ້ອງຕິກິຣິຍາດຽວ, ເຮັດໃຫ້ມັນເຫມາະສົມສໍາລັບການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.
- ກ້າວຫນ້າອຸປະກອນອັດຕະໂນມັດສູງ, ເຮັດຊ້ໍາໄດ້ - wafer ດຽວ.
2. ເທກໂນໂລຍີ Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE).
ເທກໂນໂລຍີນີ້ຊ່ວຍໃຫ້ມີການຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາຂອງຮູບເງົາຫນາທີ່ມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ຕ່ໍາ, ເຊິ່ງສາມາດເປັນ substrates ສໍາລັບການຂະຫຍາຍຕົວ homoepitaxial ໂດຍໃຊ້ວິທີການອື່ນໆ. ນອກຈາກນັ້ນ, ຮູບເງົາ GaN ທີ່ແຍກອອກຈາກຊັ້ນໃຕ້ດິນອາດຈະກາຍເປັນທາງເລືອກສໍາລັບຊິບແກ້ວແກ້ວດຽວຂອງ GaN. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, HVPE ມີຂໍ້ເສຍ, ເຊັ່ນ: ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຄວບຄຸມຄວາມຫນາທີ່ຊັດເຈນແລະທາດອາຍຜິດປະຕິກິລິຍາ corrosive ທີ່ຂັດຂວາງການປັບປຸງເພີ່ມເຕີມໃນຄວາມບໍລິສຸດຂອງວັດສະດຸ GaN.
Si-doped HVPE-GaN
(a) ໂຄງສ້າງຂອງເຄື່ອງປະຕິກອນ Si-doped HVPE-GaN; (b) ຮູບພາບຂອງ 800 μm- ຫນາ Si-doped HVPE-GaN;
(c) ການແຈກຢາຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການຟຣີຕາມເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂອງ Si-doped HVPE-GaN
3. Selective Epitaxial Growth or Lateral Epitaxial Growth Technology
ເຕັກນິກນີ້ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງ dislocation ແລະປັບປຸງຄຸນນະພາບໄປເຊຍກັນຂອງຊັ້ນ epitaxial GaN. ຂະບວນການປະກອບມີ:
- ການຝາກຊັ້ນ GaN ໄວ້ໃນຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ເຫມາະສົມ (sapphire ຫຼື SiC).
- ຝາກຊັ້ນໜ້າກາກ polycrystalline SiO₂ ໄວ້ເທິງ.
- ການໃຊ້ photolithography ແລະ etching ເພື່ອສ້າງປ່ອງຢ້ຽມ GaN ແລະແຖບຫນ້າກາກ SiO₂.ໃນໄລຍະການຂະຫຍາຍຕົວຕໍ່ມາ, GaN ທໍາອິດຈະເລີນເຕີບໂຕໃນແນວຕັ້ງຢູ່ໃນປ່ອງຢ້ຽມແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຕໍ່ມາໃນໄລຍະແຖບ SiO₂.
wafer GaN-on-Sapphire ຂອງ XKH
4. ເທັກໂນໂລຍີ Pendeo-Epitaxy
ວິທີການນີ້ຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມບົກຜ່ອງຂອງເສັ້ນດ່າງທີ່ເກີດຈາກເສັ້ນດ່າງ ແລະຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງກັນຂອງຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງຊັ້ນຮອງພື້ນ ແລະຊັ້ນ epitaxial, ປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງແກ້ວ GaN ຕື່ມອີກ. ຂັ້ນຕອນປະກອບມີ:
- ການປູກຊັ້ນ GaN epitaxial ເທິງຊັ້ນຍ່ອຍທີ່ເຫມາະສົມ (6H-SiC ຫຼື Si) ໂດຍໃຊ້ຂະບວນການສອງຂັ້ນຕອນ.
- ດໍາເນີນການເລືອກ etching ຂອງຊັ້ນ epitaxial ລົງໄປ substrate, ການສ້າງເສົາສະລັບ (GaN / buffer / substrate) ແລະໂຄງສ້າງ trench.
- ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຊັ້ນ GaN ເພີ່ມເຕີມ, ເຊິ່ງຂະຫຍາຍອອກທາງຂ້າງຈາກດ້ານຂ້າງຂອງເສົາຫຼັກ GaN ເດີມ, ຖືກໂຈະໄວ້ເທິງຮ່ອງ.ເນື່ອງຈາກບໍ່ມີຫນ້າກາກຖືກນໍາໃຊ້, ນີ້ຫຼີກເວັ້ນການຕິດຕໍ່ລະຫວ່າງ GaN ແລະອຸປະກອນການຫນ້າກາກ.
wafer GaN-on-Silicon ຂອງ XKH
5. ການພັດທະນາວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມຍາວສັ້ນ UV LED Epitaxial
ອັນນີ້ວາງພື້ນຖານອັນແຂງແກ່ນສໍາລັບໄຟ LED ສີຂາວທີ່ອີງໃສ່ phosphor ຕື່ນເຕັ້ນ UV. ຟອສຟໍທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງຫຼາຍສາມາດຕື່ນເຕັ້ນໂດຍແສງ UV, ສະຫນອງປະສິດທິພາບການສະຫວ່າງສູງກວ່າລະບົບ YAG: Ce ໃນປະຈຸບັນ, ດັ່ງນັ້ນການກ້າວຫນ້າທາງດ້ານການປະຕິບັດ LED ສີຂາວ.
6. ເຕັກໂນໂລຊີຊິບ Multi-Quantum Well (MQW).
ໃນໂຄງສ້າງ MQW, ຄວາມບໍ່ສະອາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນ doped ໃນລະຫວ່າງການເຕີບໃຫຍ່ຂອງຊັ້ນແສງສະຫວ່າງເພື່ອສ້າງນ້ໍາ quantum ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ການປະສົມຄືນຂອງໂຟຕອນທີ່ປ່ອຍອອກມາຈາກນໍ້າສ້າງເຫຼົ່ານີ້ຜະລິດແສງສີຂາວໂດຍກົງ. ວິທີການນີ້ປັບປຸງປະສິດທິພາບການສະຫວ່າງ, ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ແລະເຮັດໃຫ້ການຫຸ້ມຫໍ່ແລະການຄວບຄຸມວົງຈອນງ່າຍດາຍ, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນມີຄວາມທ້າທາຍດ້ານວິຊາການຫຼາຍກວ່າເກົ່າ.
7. ການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຊີ “ການລີໄຊເຄີນໂຟຕອນ”
ໃນເດືອນມັງກອນ 1999, Sumitomo ຂອງຍີ່ປຸ່ນໄດ້ພັດທະນາ LED ສີຂາວໂດຍໃຊ້ວັດສະດຸ ZnSe. ເທກໂນໂລຍີກ່ຽວຂ້ອງກັບການຂະຫຍາຍຕົວຂອງຮູບເງົາບາງໆ CdZnSe ເທິງຊັ້ນໃຕ້ຫີນ ZnSe ດຽວ. ເມື່ອມີໄຟຟ້າ, ຮູບເງົາຈະປ່ອຍແສງສີຟ້າ, ເຊິ່ງພົວພັນກັບຊັ້ນໃຕ້ດິນ ZnSe ເພື່ອຜະລິດແສງສີເຫຼືອງເສີມ, ສົ່ງຜົນໃຫ້ແສງສະຫວ່າງສີຂາວ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ສູນຄົ້ນຄວ້າ Photonics ຂອງມະຫາວິທະຍາໄລ Boston ໄດ້ວາງສານປະກອບ semiconductor AlInGaP ໃສ່ GaN-LED ສີຟ້າເພື່ອສ້າງແສງສີຂາວ.
8. LED Epitaxial Wafer ຂະບວນການໄຫຼ
① Epitaxial Wafer Fabrication:
Substrate → ການອອກແບບໂຄງສ້າງ → Buffer layer growth → N-type GaN layer growth → MQW light-emitting layer growth → P-type GaN layer growth → Annealing → Testing (photoluminescence, X-ray) → Epitaxial wafer
② ການຜະລິດຊິບ:
Epitaxial wafer → ການອອກແບບຫນ້າກາກແລະ fabrication → Photolithography → Ion etching → N-type electrode (deposition, annealing, etching) → P-type electrode (deposition, annealing, etching) → Dicing → chip ການກວດສອບແລະການ grading.
ZMSH ຂອງ GaN-on-SiC wafer
ເວລາປະກາດ: 25-07-2025