Аз принсипи кори LEDҳо маълум аст, ки маводи вафли эпитаксиалӣ ҷузъи асосии LED мебошад. Дар асл, параметрҳои асосии оптоэлектроникӣ ба монанди дарозии мавҷ, равшанӣ ва шиддати пеш асосан аз ҷониби маводи эпитаксиалӣ муайян карда мешаванд. Технология ва таҷҳизоти вафли эпитаксиалӣ барои раванди истеҳсолот муҳиманд, бо таҳшини буғи химиявии металлӣ-органикӣ (MOCVD) усули асосии парвариши қабатҳои тунуки монокристалии пайвастагиҳои III-V, II-VI ва хӯлаҳои онҳо мебошад. Дар зер баъзе тамоюлҳои оянда дар технологияи LED epitaxial wafer мебошанд.
1. Такмили раванди думарҳилаи рушд
Дар айни замон, истеҳсоли тиҷоратӣ раванди ду марҳилаи афзоишро истифода мебарад, аммо шумораи субстратҳое, ки якбора бор кардан мумкин аст, маҳдуд аст. Дар ҳоле, ки системаҳои 6-вафли баркамол ҳастанд, мошинҳои коркарди тақрибан 20 вафли ҳанӯз дар ҳоли таҳия мебошанд. Афзоиши шумораи вафлиҳо аксар вақт ба якрангии нокифоя дар қабатҳои эпитаксиалӣ оварда мерасонад. Пешрафтҳои оянда ба ду самт нигаронида мешаванд:
- Таҳияи технологияҳое, ки имкон медиҳанд, ки субстратҳои бештарро дар як камераи реаксия бор кунанд ва онҳоро барои истеҳсоли миқёси калон ва кам кардани хароҷот мувофиқтар кунанд.
- Пешрафти тачхизоти ба дарачаи баланд автоматику-нидашудаи такроршавандаи як-вафель.
2. Технологияи эпитаксияи марҳилаи буғи гидрид (HVPE).
Ин технология имкон медиҳад, ки плёнкаҳои ғафс бо зичии пасти дислокатсия афзоиш диҳанд, ки метавонанд ҳамчун субстрат барои афзоиши гомоэпитаксиалӣ бо истифода аз усулҳои дигар хидмат кунанд. Илова бар ин, филмҳои GaN аз субстрат ҷудошуда метавонанд ба микросхемаҳои яккристаллии GaN алтернатива шаванд. Бо вуҷуди ин, HVPE дорои нуқсонҳо, ба монанди душворӣ дар назорати дақиқи ғафсӣ ва газҳои реаксияи зангзананда, ки ба такмили минбаъдаи тозагии маводи GaN халал мерасонанд.
Си-допеди HVPE-GaN
$A) Сохтори реактори си-допшудаи HVPE-GaN; (б) Тасвири 800 мкм- ғафсии Si-doped HVPE-GaN;
(в) Тақсимоти консентратсияи озоди интиқолдиҳанда аз рӯи диаметри Si-doped HVPE-GaN
3. Интихоби афзоиши эпитаксиалӣ ё Технологияи афзоиши эпитаксиалӣ
Ин техника метавонад минбаъд зичии дислокатсияро коҳиш диҳад ва сифати кристалии қабатҳои эпитаксиалии GaN-ро беҳтар созад. Раванд дар бар мегирад:
- Гузоштани қабати GaN дар як субстрати мувофиқ (сафир ё SiC).
- Гузоштани қабати ниқоби поликристалии SiO₂ дар боло.
- Бо истифода аз фотолитография ва штамп барои сохтани тирезаҳои GaN ва тасмаҳои ниқоби SiO₂.Ҳангоми афзоиши минбаъда, GaN аввал амудӣ дар тирезаҳо ва сипас паҳлӯӣ дар болои тасмаҳои SiO₂ мерӯяд.
Вафли XKH GaN-on-Saphire
4. Технологияи Pendeo-Epitaxy
Ин усул камбудиҳои торро ба таври назаррас коҳиш медиҳад, ки дар натиҷаи тор ва номутобиқатии гармӣ байни субстрат ва қабати эпитаксиалӣ ба вуҷуд омадаанд ва сифати булӯри GaN-ро боз ҳам беҳтар мекунад. Қадамҳо дар бар мегиранд:
- Парвариши қабати эпитаксиалии GaN дар як субстрати мувофиқ (6H-SiC ё Si) бо истифода аз раванди ду марҳила.
- Иҷрои пошидани интихобӣ аз қабати эпитаксиалӣ то субстрат, сохтани сутунҳои алтернативӣ (GaN/буфер/субстрат) ва сохторҳои хандак.
- Парвариши қабатҳои иловагии GaN, ки аз паҳлӯи паҳлӯҳои сутунҳои аслии GaN паҳн мешаванд, дар болои хандакҳо овезон карда мешаванд.Азбаски ҳеҷ гуна ниқоб истифода намешавад, ин тамоси байни GaN ва маводи ниқобро пешгирӣ мекунад.
Вафли XKH GaN-on-Silicon
5. Таҳияи маводҳои эпитаксиалии ултрабунафш кӯтоҳмуддати LED
Ин барои LED-ҳои сафед дар асоси фосфори ҳаяҷонбахши ултрабунафш заминаи мустаҳкам мегузорад. Бисёре аз фосфорҳои баландсамара метавонанд аз нури ултрабунафш ба ҳаяҷон оварда шаванд, ки нисбат ба системаи кунунии YAG:Ce самаранокии бештари рӯшноӣ пешниҳод мекунанд ва ба ин васила кори LED сафедро пеш мебаранд.
6. Мулти-квантӣ чоҳ (MQW) Технология Chip
Дар сохторҳои MQW, ифлосиҳои гуногун ҳангоми афзоиши қабати рӯшноӣ барои эҷод кардани чоҳҳои гуногуни квантӣ допинг карда мешаванд. Рекомбинатсияи фотонҳои аз ин чоҳҳо баровардашуда бевосита нури сафедро ба вуҷуд меорад. Ин усул самаранокии рӯшноиро беҳтар мекунад, хароҷотро коҳиш медиҳад ва бастабандӣ ва назорати схемаро содда мекунад, гарчанде ки он мушкилоти бештари техникӣ дорад.
7. Ташаккули технологияи «фотони такрорӣ».
Моҳи январи соли 1999 Sumitomo-и Ҷопон бо истифода аз маводи ZnSe LED-и сафедро таҳия кард. Технология парвариши филми тунуки CdZnSe дар як субстрати яккристаллии ZnSe иборат аст. Ҳангоми электрикӣ, филм нури кабуд мебарорад, ки бо субстрати ZnSe мутақобила карда, нури зарди иловагиро ба вуҷуд меорад, ки дар натиҷа нури сафед ба вуҷуд меояд. Ба ҳамин монанд, Маркази тадқиқотии фотоникаи Донишгоҳи Бостон як пайвастагии нимноқили AlInGaP-ро дар GaN-LED кабуд барои тавлиди нури сафед ҷамъ кард.
8. Ҷараёни раванди Wafer LED Epitaxial
① Истеҳсоли вафли эпитаксиалӣ:
Субстрат → Тарҳрезии сохторӣ → Афзоиши қабати буферӣ → Афзоиши қабати навъи GaN → Афзоиши қабати рӯшноӣ MQW → Афзоиши қабати навъи GaN → Тавассути қабати GaN → Санҷиш (фотолюминессенсия, рентген) → Вафли эпитаксиалӣ
② Истеҳсоли чип:
Вафли эпитаксиалӣ → Тарҳрезӣ ва истеҳсоли ниқоб → Фотолитография → Этинги ион → Электроди навъи N (таҳнизкунӣ, таҳшинкунӣ, etching) → Электроди навъи P (таҳнкунӣ, таҳшинкунӣ, etching) → Dicing → Санҷиши чип ва баҳогузорӣ.
Вафли ZMSH GaN-on-SiC
Вақти фиристодан: июл-25-2025