LED燈襯底材料的選擇主要取決于以下9個(gè)方面,襯底的選擇要同時(shí)滿足全部應(yīng)該有的好特性。所以,目前只能通過外延生長技術(shù)的變更和器件加工制程的調(diào)整來適應(yīng)不同襯底上的半導(dǎo)體發(fā)光器件的研發(fā)和生產(chǎn)。用于氮化鎵研究的襯底材料比較多,但是能用于生產(chǎn)的襯底目前只有二種,即藍(lán)寶石Al2O3和碳化硅SiC襯底。
如果我們來看LED襯底材料,好的材料應(yīng)該有的特性如下:
1、結(jié)構(gòu)特性好,晶圓材料與襯底的晶體結(jié)構(gòu)相同或相近、晶格常數(shù)失配度小、結(jié)晶性能好、缺陷密度小。
2、接口特性好,有利于晶圓料成核且黏附性強(qiáng)。
3、化學(xué)穩(wěn)定性好,在晶圓生長的溫度和氣氛中不容易分解和腐蝕。
4、熱學(xué)性能好,包括導(dǎo)熱性好和熱失配度小。
5、導(dǎo)電性好,能制成上下結(jié)構(gòu)。
6、光學(xué)性能好,制作的器件所發(fā)出的光被襯底吸收小。
7、機(jī)械性能好,器件容易加工,包括減薄、拋光和切割等。
8、價(jià)格低廉。
9、大尺寸,一般要求直徑不小于2英寸。
1、氮化鎵襯底
用于氮化鎵生長的最理想的襯底自然是氮化鎵單晶材料,這樣可以大大提高晶圓膜的晶體質(zhì)量,降低位錯(cuò)密度,提高器件工作壽命,提高發(fā)光效率,提高器件工作電流密度?墒,制備氮化鎵體單晶材料非常困難,到目前為止尚未有行之有效的辦法。有研究人員通過HVPE方法在其它襯底(如Al2O3、SiC、LGO)上生長氮化鎵厚膜,然后通過剝離技術(shù)實(shí)現(xiàn)襯底和氮化鎵厚膜的分離,分離后的氮化鎵厚膜可作為外延用的襯底。這樣獲得的氮化鎵厚膜優(yōu)點(diǎn)非常明顯,即以它為襯底外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度,比在Al2O3、SiC上外延的氮化鎵薄膜的位錯(cuò)密度要明顯低;但價(jià)格昂貴。因而氮化鎵厚膜作為半導(dǎo)體照明的襯底之用受到限制。
2、 Al2O3襯底