ԼԵԴ-երի աշխատանքի սկզբունքից ակնհայտ է, որ էպիտաքսիալ վաֆլի նյութը ԼԵԴ-ի հիմնական բաղադրիչն է: Փաստորեն, հիմնական օպտոէլեկտրոնային պարամետրերը, ինչպիսիք են ալիքի երկարությունը, պայծառությունը և ուղիղ լարումը, մեծապես որոշվում են էպիտաքսիալ նյութով: Էպիտաքսիալ վաֆլի տեխնոլոգիան և սարքավորումները կարևոր են արտադրական գործընթացի համար, իսկ մետաղ-օրգանական քիմիական գոլորշու նստեցումը (MOCVD) III-V, II-VI միացությունների և դրանց համաձուլվածքների բարակ միաբյուրեղային շերտերի աճեցման հիմնական մեթոդն է: Ստորև ներկայացված են ԼԵԴ էպիտաքսիալ վաֆլի տեխնոլոգիայի որոշ ապագա միտումներ:
1. Երկփուլ աճի գործընթացի կատարելագործում
Ներկայումս առևտրային արտադրությունը կիրառում է երկփուլ աճի գործընթաց, սակայն միաժամանակ բեռնվող հիմքերի քանակը սահմանափակ է: Մինչդեռ 6-վաֆլի համակարգերը հասուն են, մոտ 20 վաֆլի մշակող մեքենաները դեռևս մշակման փուլում են: Վաֆլիների քանակի ավելացումը հաճախ հանգեցնում է էպիտաքսիալ շերտերի անբավարար միատարրության: Ապագա զարգացումները կկենտրոնանան երկու ուղղությունների վրա.
- Մշակվում են տեխնոլոգիաներ, որոնք թույլ են տալիս ավելի շատ հիմքեր բեռնել մեկ ռեակցիայի խցիկում, ինչը դրանք ավելի հարմար է դարձնում մեծածավալ արտադրության և ծախսերի կրճատման համար։
- Բարձր ավտոմատացված, կրկնվող միաշերտ վաֆլի սարքավորումների զարգացում։
2. Հիդրիդային գոլորշու փուլային էպիտաքսիայի (HVPE) տեխնոլոգիա
Այս տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս արագ աճեցնել հաստ թաղանթներ՝ ցածր դիսլոկացիայի խտությամբ, որոնք կարող են ծառայել որպես հիմքեր հոմեէպիտաքսիալ աճի համար՝ օգտագործելով այլ մեթոդներ: Բացի այդ, հիմքից անջատված GaN թաղանթները կարող են դառնալ այլընտրանք զանգվածային GaN միաբյուրեղային չիպերին: Այնուամենայնիվ, HVPE-ն ունի թերություններ, ինչպիսիք են հաստության ճշգրիտ վերահսկման դժվարությունը և կոռոզիոն ռեակցիայի գազերը, որոնք խոչընդոտում են GaN նյութի մաքրության հետագա բարելավմանը:
Si-լեգիրված HVPE-GaN
(ա) Si-ով լեգիրված HVPE-GaN ռեակտորի կառուցվածքը։ (բ) 800 մկմ հաստությամբ Si-ով լեգիրված HVPE-GaN ռեակտորի պատկերը։
(գ) Ազատ կրիչի կոնցենտրացիայի բաշխումը Si-ով լեգիրված HVPE-GaN-ի տրամագծի երկայնքով
3. Ընտրովի էպիտաքսիալ աճ կամ կողմնային էպիտաքսիալ աճի տեխնոլոգիա
Այս տեխնիկան կարող է հետագայում նվազեցնել դիսլոկացիայի խտությունը և բարելավել GaN էպիտաքսիալ շերտերի բյուրեղային որակը։ Գործընթացը ներառում է.
- GaN շերտի նստեցում համապատասխան հիմքի (սապֆիր կամ SiC) վրա։
- Վերևում պոլիբյուրեղային SiO₂ դիմակի շերտի նստեցում։
- Լուսոլիտոգրաֆիայի և փորագրության կիրառում՝ GaN պատուհաններ և SiO₂ դիմակների շերտեր ստեղծելու համար։Հետագա աճի ընթացքում GaN-ը նախ աճում է ուղղահայաց պատուհաններում, ապա՝ կողային ուղղությամբ SiO₂ շերտերի վրայով։
XKH-ի GaN-on-Sapphire վաֆլի
4. Պենդեո-Էպիտաքսի տեխնոլոգիա
Այս մեթոդը զգալիորեն նվազեցնում է հիմքի և էպիտաքսիալ շերտի միջև ցանցի և ջերմային անհամապատասխանության պատճառով առաջացած ցանցային արատները, ավելի բարելավելով GaN բյուրեղի որակը։ Քայլերը ներառում են՝
- GaN էպիտաքսիալ շերտի աճեցում համապատասխան հիմքի (6H-SiC կամ Si) վրա՝ օգտագործելով երկփուլ գործընթաց։
- Էպիտաքսիալ շերտի ընտրողական փորագրման կատարում մինչև հիմքը՝ ստեղծելով հերթագայող սյունային (GaN/բուֆեր/հիմք) և խրամատային կառուցվածքներ։
- Խրամատների վրայով կախված են GaN-ի լրացուցիչ շերտեր, որոնք կողքից տարածվում են սկզբնական GaN սյուների կողային պատերից։Քանի որ դիմակ չի օգտագործվում, դա կանխում է GaN-ի և դիմակի նյութերի միջև շփումը։
XKH-ի GaN-on-Silicon թիթեղը
5. Կարճալիքային ուլտրամանուշակագույն լուսադիոդային էպիտաքսիալ նյութերի մշակում
Սա ամուր հիմք է դնում ուլտրամանուշակագույն լույսով գրգռված ֆոսֆորային սպիտակ լուսադիոդների համար: Շատ բարձր արդյունավետության ֆոսֆորներ կարող են գրգռվել ուլտրամանուշակագույն լույսով, ապահովելով ավելի բարձր լուսային արդյունավետություն, քան ներկայիս YAG:Ce համակարգը, այդպիսով բարելավելով սպիտակ լուսադիոդների աշխատանքը:
6. Բազմաքվանտային հորատանցքի (MQW) չիպային տեխնոլոգիա
MQW կառուցվածքներում լույս արձակող շերտի աճի ընթացքում տարբեր խառնուրդներ են լեգիրվում՝ տարբեր քվանտային հորեր ստեղծելու համար: Այս հորերից արձակված ֆոտոնների վերամիավորումը անմիջապես սպիտակ լույս է առաջացնում: Այս մեթոդը բարելավում է լուսային արդյունավետությունը, նվազեցնում է ծախսերը և պարզեցնում փաթեթավորումը և սխեմաների կառավարումը, չնայած այն ներկայացնում է ավելի մեծ տեխնիկական մարտահրավերներ:
7. «Ֆոտոնների վերամշակման» տեխնոլոգիայի մշակում
1999 թվականի հունվարին ճապոնական Sumitomo-ն մշակեց սպիտակ լուսադիոդ՝ օգտագործելով ZnSe նյութ: Տեխնոլոգիան ներառում է CdZnSe բարակ թաղանթի աճեցում ZnSe միաբյուրեղային հիմքի վրա: Էլեկտրիֆիկացման դեպքում թաղանթը արձակում է կապույտ լույս, որը փոխազդում է ZnSe հիմքի հետ՝ առաջացնելով լրացուցիչ դեղին լույս, որի արդյունքում ստացվում է սպիտակ լույս: Նմանապես, Բոստոնի համալսարանի ֆոտոնիկայի հետազոտական կենտրոնը AlInGaP կիսահաղորդչային միացություն է տեղադրել կապույտ GaN-LED-ի վրա՝ սպիտակ լույս ստանալու համար:
8. LED էպիտաքսիալ վաֆլիի գործընթացի հոսք
① Էպիտաքսիալ վաֆլիի պատրաստում.
Հիմք → Կառուցվածքային նախագծում → Բուֆերային շերտի աճ → N-տիպի GaN շերտի աճ → MQW լույս արձակող շերտի աճ → P-տիպի GaN շերտի աճ → Մղում → Փորձարկում (ֆոտոլյումինեսցենցիա, ռենտգեն) → Էպիտաքսիալ թիթեղ
② Չիպի պատրաստում.
Էպիտաքսիալ վաֆլի → Դիմակի նախագծում և պատրաստում → Լուսոլիտոգրաֆիա → Իոնային փորագրություն → N-տիպի էլեկտրոդ (նստեցում, թրծում, փորագրություն) → P-տիպի էլեկտրոդ (նստեցում, թրծում, փորագրություն) → Կտրատում → Չիպի ստուգում և տեսակավորում։
ZMSH-ի GaN-on-SiC թիթեղը
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-25-2025