資源描述：
《MOCVD生長GaN基藍光LED外延片的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、LED外延片及知名生產企業(yè)介紹外延生長的基本原理是，在一塊加熱至適當溫度的襯底基片（主要有藍寶石（Al2O3）和SiC，Si）上，氣態(tài)物質In,Ga,Al,P有控制的輸送到襯底表面，生長出特定單晶薄膜。??目前LED外延片生長技術主要采用有機金屬化學氣相沉積方法?；驹恝?V族氮化合物InN、GaN、AIN及其合金材料，其帶隙寬度從1.9eV至6.2eV，覆蓋了可見光及紫外光光譜的范圍。GaN材料系列是一種理想的短波長發(fā)光器件材料，對GaN材料的研究與應用是當今全球半導體研究的前沿和熱點，市場上的藍光及紫光LED都是采用GaN基材料生產出來的。GaN是極穩(wěn)定的化
2、合物和堅硬的高熔點材料，也是直接躍遷的寬帶隙半導體料，不僅具有良好的物理和化學性質，而且具有電子飽和速率高、熱導率好、禁帶寬度大和介電常數(shù)小等特點和強的抗輻照?能力，可用來制備穩(wěn)定性能好、壽命長、耐腐蝕和耐高溫的大功率器件，目前廣泛應用于光電子、藍光LED、紫光探測器、高溫大功率器件和高頻微波器件等光電器件。???制備高質量的GaN基材料和薄膜單晶材料，是研制和開發(fā)發(fā)光外延材料及器件性能的前提條件。目前市場上還沒有哪家公司能生產兩寸的高質量的GaN單晶襯底，即使有GaN單晶襯底，價格也相當?shù)陌嘿F?，F(xiàn)在大多數(shù)公司使用的襯底材料都是蘭寶石（Al2O3），雖然它與GaN
3、晶格失配達13.8%，在蘭寶石襯底上生長的GaN薄膜材料會有非常高的位錯密度，但成本低、價格低廉，工藝也比較成熟，在高溫下有良好的穩(wěn)定性。?????MOCVD工藝???????金屬有機物化學氣相淀積（Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，簡稱MOCVD），1968年由美國洛克威爾公司提出來的一項制備化合物半導體單品薄膜的新技術。該設備集精密機械、半導體材料、真空電子、流體力學、光學、化學、計算機多學科為一體，是一種自動化程度高、價格昂貴、技術集成度高的尖端光電子專用設備，主要用于GaN（氮化鎵）系半導體材料的外延生長和藍色、綠色
4、或紫外發(fā)光二極管芯片的制造，也是光電子行業(yè)最有發(fā)展前途的專用設備之一。各個公司的MOCVD生產工藝各不相同。以ThomasSwan公司生產的立式CCS-MOCVD系統(tǒng)的工藝為例：在低壓（100Torr）下生長GaN，所用的襯底材料是藍寶石（Al2O3），三甲基鎵（TMG）、三甲基銦（TMIn）和藍氨（NH3）分別作為Ga源、In源和N源，硅烷（SiH4）和Cp2Mg分別為n、p型摻雜劑，載氣為高純度的H2和N2。生長過程如下：首先，將藍寶石襯底在H2的氣氛下加熱到1050℃，烘烤5分鐘，再降溫到530℃。用5000ml/m的氨氣氮化60秒鐘后再生長緩沖層，NH3和
5、TMG的流量分別是5000ml/min和30μmol/min；生長出厚度為25nm的GaN緩沖層，升溫使緩沖層重新結晶，生長Si摻雜的n-GaN單晶層和Mg摻雜的p-AlGaN/GaN單晶層。襯底氨化時間的長短和生長GaN緩沖層鎵量與氨量的化學計量比是引起InGaN/GaNMQWLED外延片性能的主要因素。如果處理好，對生長的外延片的性能包括晶體品質、正向電壓、光強、反向漏電流、波長均勻性、FWHM等和芯片、器件的性能都非常大的改善和提高。主要生產企業(yè) 日亞化工（株）???????日亞化工是GaN系的開拓者，在LED和激光領域居世界首位。在藍色、白色LED市場遙
6、遙領先于其他同類企業(yè)。它以藍色LED的開發(fā)而聞名于全球，與此同時，它又是以熒光粉為主要產品的規(guī)模最大的精細化工廠商。它的熒光粉生產在日本國內市場占據(jù)70％的比例，在全球則占據(jù)36％的市場份額。熒光粉除了燈具專用的以外，還有CRT專用、PDP專用、X光專用等類型，這成為日亞化工擴大LED事業(yè)的堅實基礎。除此以外，日亞化工還生產磁性材料、電池材料以及薄膜材料等精細化工制品，廣泛地涉足于光的各個領域。????????在該公司LED的生產當中，70％是白色LED，主要有單色芯片型和RGB三色型兩大類型。此外，該公司是世界上唯一一家可以同時量產藍色LED和紫外線LED兩種產
7、品的廠商。以此為基礎，日亞化工不斷開發(fā)出新產品，特別是在SMD（表面封裝）型的高能LED方面，新品層出不窮。???????2004年10月，日亞化工開發(fā)出了發(fā)光效率為50lm/W的高能白色LED。該產品成功地將之前量產產品約20lm/W的發(fā)光效率提高了2.5倍。同月底，日亞化工開始向特定客戶提供這種產品的樣品，并計劃在2005年夏季之前使其月產量達到100萬個。新LED主要針對車載專用前燈和照明市場。它的光亮度勝過HID光源，因此對目前占據(jù)15％車前燈市場的HID光源（HighIntensityCischarge）構成了很大的威脅。日亞化工于2006年上半年正式批
8、量生產該產
