Bahan substrat merupakan landasan pengembangan teknologi industri semikonduktor. Bahan substrat yang berbeda, kebutuhan akan teknologi pertumbuhan epitaxial yang berbeda, teknologi pemrosesan chip dan teknologi pengemasan perangkat, bahan substrat menentukan perkembangan teknologi pencahayaan semikonduktor.
Pilihan bahan substrat terutama bergantung pada sembilan aspek berikut:
Karakteristik struktural yang baik, material epitaxial dan struktur kristal substrat yang sama atau serupa, tingkat ketidakcocokan kisi konstan kecil, kristalinitas yang baik, kerapatan cacat sangat kecil.
Karakteristik antarmuka yang baik, kondusif terhadap nukleasi material epitaxial dan adhesi yang kuat
Stabilitas kimia yang baik, dalam pertumbuhan epitaxial suhu dan atmosfer tidak mudah rusak dan korosi
Performa termal yang baik, termasuk konduktivitas panas yang baik dan tahan panas
Konduktivitas yang baik, bisa dibuat naik turun struktur
Kinerja optik yang bagus, kain yang dihasilkan oleh cahaya yang dipancarkan oleh substratnya kecil
Sifat mekanik yang baik, mudah mengolah perangkat, termasuk menipis, memoles dan memotong
Harga rendah
Ukurannya besar, umumnya membutuhkan diameter tidak kurang dari 2 inci
Pilihan substrat untuk memenuhi sembilan aspek di atas sangat sulit. Oleh karena itu, saat ini hanya melalui perubahan teknologi pertumbuhan epitaxial dan teknologi pemrosesan perangkat untuk menyesuaikan berbagai substrat pada penelitian dan pengembangan perangkat pemancar cahaya semikonduktor. Ada banyak substrat untuk galium nitrida, namun hanya ada dua substrat yang bisa digunakan untuk produksi, yaitu Sodium safir Al2O3 dan silicon karbida SiC. Tabel 2-4 secara kualitatif membandingkan kinerja lima substrat untuk pertumbuhan galium nitrida.
Evaluasi bahan substrat harus memperhitungkan faktor-faktor berikut:
Struktur substrat dan kecocokan film epitaxial: material epitaxial dan struktur kristal material substrat yang sama atau serupa, ketidakcocokan kisi konstan kecil, kristalinitas yang baik, kerapatan cacat rendah;
Koefisien ekspansi termal dari substrat dan pertandingan film epitaxial: koefisien ekspansi termal dari pertandingan sangat penting, film epitaxial dan material substrat dalam perbedaan koefisien ekspansi termal tidak hanya mungkin untuk mengurangi kualitas film epitaxial, tetapi juga Dalam proses kerja perangkat, karena panas menyebabkan Kerusakan pada perangkat;
Stabilitas kimia substrat dan kecocokan film epitaxial: bahan substrat harus memiliki stabilitas kimia yang baik, pada suhu dan atmosfer pertumbuhan epitaxial tidak mudah diurai dan korosi, tidak dapat karena reaksi kimia dengan film epitaxial untuk mengurangi kualitas film epitaxial;
Penyiapan bahan tingkat kesulitan dan tingkat biaya: dengan mempertimbangkan kebutuhan pengembangan industri, persyaratan persiapan bahan substrat sederhana, biayanya tidak harus tinggi. Ukuran substrat umumnya tidak kurang dari 2 inci.
Saat ini ada lebih banyak bahan substrat untuk LED berbasis GaN, namun saat ini hanya ada dua substrat yang dapat digunakan untuk komersialisasi, yaitu substrat safir dan silikon karbida. Lain seperti GaN, Si, ZnO substrat masih dalam tahap pengembangan, masih ada beberapa jarak dari industrialisasi.
Gallium nitrida:
Substrat ideal untuk pertumbuhan GaN adalah bahan kristal tunggal GaN, yang dapat sangat meningkatkan kualitas kristal film epitaxial, mengurangi kerapatan dislokasi, memperbaiki umur kerja perangkat, meningkatkan efisiensi bercahaya dan memperbaiki kerapatan arus kerja perangkat. Namun, persiapan kristal tunggal GaN sangat sulit, sejauh ini tidak ada cara yang efektif.
Seng oksida:
ZnO telah mampu menjadi kandidat substrat epitaxial GaN, karena keduanya memiliki kemiripan yang sangat mencolok. Kedua struktur kristal itu sama, pengenal kisi sangat kecil, lebar pita terlarang sudah dekat (band dengan nilai diskontinu kecil, penghalang kontak kecil). Namun, kelemahan fatal ZnO sebagai substrat epitaxial GaN mudah terurai dan menimbulkan korosi pada suhu dan atmosfer pertumbuhan epitaxial GaN. Saat ini, bahan semikonduktor ZnO tidak dapat digunakan untuk memproduksi perangkat optoelektronik atau perangkat elektronik suhu tinggi, terutama kualitas material tidak mencapai tingkat perangkat dan masalah doping tipe-P belum benar-benar terselesaikan, sesuai untuk basis ZnO. Peralatan pertumbuhan bahan semikonduktor belum berhasil dikembangkan.
S apphire:
Substrat yang paling umum untuk pertumbuhan GaN adalah Al2O3. Keunggulannya adalah stabilitas kimia yang baik, jangan menyerap cahaya tampak, terjangkau, teknologi manufaktur yang relatif matang. Konduktivitas termal yang buruk Meskipun perangkat yang tidak terpapar dalam pekerjaan kecil saat ini tidak cukup jelas, namun pada kekuatan perangkat arus tinggi di bawah pekerjaan masalah sangat menonjol.
Silikon karbida:
SiC sebagai bahan substrat banyak digunakan di safir, tidak ada substrat ketiga untuk produksi komersial GaN LED. Substrat SiC memiliki stabilitas kimia yang baik, konduktivitas listrik yang baik, konduktivitas panas yang baik, tidak menyerap cahaya tampak, namun kekurangan aspeknya juga sangat menonjol, seperti harganya yang terlalu tinggi, kualitas kristalnya sulit dicapai Al2O3 dan Si sehingga Kinerja pengerjaan mekanik yang baik juga buruk. Selain itu, penyerapan media SiC 380 nm di bawah sinar UV, tidak sesuai untuk pengembangan LED UV di bawah 380 nm. Karena konduktivitas yang menguntungkan dan konduktivitas termal substrat SiC, maka dapat memecahkan masalah disipasi panas perangkat GaN LED tipe daya, sehingga memainkan peran penting dalam teknologi pencahayaan semikonduktor.
Dibandingkan dengan safir, pencocokan kisi film SiC dan GaN cocok dengan kondisi epitaksi. Selain itu, SiC memiliki sifat luminescent biru, dan bahan tahan rendah, dapat membuat elektroda, sehingga perangkat sebelum kemasan film epitaxial diuji sepenuhnya untuk meningkatkan SiC sebagai daya saing bahan substrat. Karena struktur berlapis SiC mudah dibelah, permukaan pembelahan kualitas tinggi dapat diperoleh antara substrat dan film epitaxial, yang sangat menyederhanakan struktur perangkat; Tapi pada saat bersamaan, karena struktur berlapisnya, Film epitaxial mengenalkan sejumlah besar langkah yang tidak tepat.
Tujuan mencapai efisiensi bercahaya adalah dengan harapan agar GaN dari substrat GaN, untuk mencapai biaya rendah, tetapi juga melalui substrat GaN untuk menghasilkan area yang efisien, luas, daya lampu tunggal yang tinggi untuk dicapai, serta teknologi yang disederhanakan dan penyederhanaannya. hasil membaik Begitu penerangan semikonduktor telah menjadi kenyataan, maknanya sama seperti Edison menemukan pijar. Begitu berada di media dan area teknologi utama lainnya untuk mencapai terobosan, proses industrialisasinya akan segera berkembang pesat.
Hot produk : LED warna berubah cahaya , dihiasi pencahayaan bar , DLC LED Panel , tahan air LED Panel cahaya , LED dihiasi pencahayaan bar , lampu linier lensa buram , 300W kekuatan tinggi bay
