广告
广告
您的位置 资讯中心 > 产业新闻 > 正文

LED照明技术路线及长期以来的改进路线

2019-09-11 10:11:25 来源:中国低碳网 点击:757

【大比特导读】红色、绿色、蓝色LED发光二极管是由磷、砷、氮等的III-V族化合物如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)以及氮化镓(GaN)等半导体制成的。LED照明技术路线包括了外延、衬底、封装、白光LED种类等多方面。

LED照明技术路线及长期以来的改进路线

红色、绿色、蓝色LED发光二极管是由磷、砷、氮等的III-V族化合物如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)以及氮化镓(GaN)等半导体制成的。LED照明技术路线包括了外延、衬底、封装、白光LED种类等多方面。

照明

1、外延技术

外延片材料是LED的核心部分,LED的波长、正向电压、亮度或发光量等光电参数基本上都取决于外延片材料。外延技术和设备是外延片制造技术的关键,金属有机物气相沉积技术(MOCVD)是生长III-V族、II-VI族和合金薄层单晶的主要方法。外延片的位错作为不发光的非辐射复合中心,对器件的光电性能具有非常重要的影响。近十多年业界通过改善外延生长工艺使得位错密度得到了较大的改善。但是主流白光照明用蓝光LED的氮化镓GaN与衬底间晶格和热膨胀系数的不匹配仍导致了很高的位错密度。一直以来,通过研究LED外延技术来最大限度地降低缺陷密度、提高晶体质量是LED技术追求的目标。

外延结构及外延技术研究 :

① Droop效应 经过多年的发展,LED的外延层结构和外延技术已比较成熟,LED的内量子效率已可达90%以上,红光LED的内量子效率甚至已接近100%。但在大功率LED研究中,发现大电流注入下的量子效率下降较显著,被称为Droop效应。GaN基LED的Droop效应的原因比较倾向于是载流子的局域化,从有源区泄漏或溢出,以及俄歇复合。实验发现采用较宽的量子阱来降低载流子密度和优化P型区的电子阻挡层都可减缓Droop效应。

② 量子阱有源区 InGaN/GaN量子阱有源区是LED外延材料的核心,生长InGaN量子阱的关键是控制量子阱的应力,减小极化效应的影响。常规的生长技术包括多量子阱前生长低In组分的InGaN预阱释放应力,并充当载流子“蓄水池”,再升温生长GaN垒层以提高垒层的晶体质量,生长晶格匹配的InGaAlN垒层或生长应力互补的InGaN/AlGaN结构等。

外延结构及外延技术研究中的其它具体技术有:

①衬底剥离技术 该技术首先由美国惠普公司在AlGaInP/GaAsLED实现,GaAs衬底的吸光大,剥离GaAs后,把AlGaInP粘贴在透明的GaP衬底上,发光效率提升近2倍。蓝宝石衬底激光剥离技术是基于GaN同质外延剥离发展的技术,利用紫外激光照射衬底,融化过渡层剥离,2003年OSRAM用此工艺剥离蓝宝石,将出光率提至75%,是传统的3倍,并形成了生产线。

②表面粗化技术 由于外延材料的折射率与封装材料不同导致部分出射光将被反射回到外延层,外延表面粗化就是相当于改变出射角度避免出射光的全反射,提高出光率。工艺上直接对外延表面进行处理,容易损伤外延有源层,而且透明电极更难制作,通过改变外延层生长条件达到表面粗化是可行之路。

③二维光子晶体的微结构 可提高出光效率,2003年9月日本松下电器制作出了直径1.5微米,高0.5微米的凹凸光子晶体的LED,出光率提高60%。

④倒装芯片技术 据美国Lumileds公司数据,蓝宝石衬底的LED约增加出光率1.6倍。

⑤全方位反射膜 除出光正面之外,把其它面的出射光尽可能全反射回外延层内,最终提升从正面的出光率。

2、衬底技术

常用的芯片衬底技术路线主要有已大量商品化或开始商品化的蓝宝石衬底、碳化硅衬底、硅衬底三大类,另有研制中的氮化镓、氧化锌等。对衬底材料评价主要有以下方面:

① 衬底与外延膜层的结构匹配 两者材料的晶体结构相同或相近,则晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低;

② 衬底与外延膜层的热膨胀系数匹配 热膨胀系数相差过大,将使外延膜生长质量下降,在器件工作过程中,还可能由于发热而造成器件的损坏;

③衬底与外延膜层的化学稳定性匹配 衬底材料要有好的化学稳定性,在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀,不与外延膜产生化学反应使外延膜质量下降;

④材料制备的难易程度及成本的高低 产业化衬底材料的制备应简洁,成本不宜很高。衬底晶片尺寸大使综合成本相对较低。

目前,已大量用于商品化的GaN基LED的衬底只有蓝宝石和碳化硅衬底。我国硅衬底技术目前取得了技术突破,正在努力向大规模产业化应用发展。其它可用于GaN基LED的衬底材料还有离产业化还有相当一段距离的GaN同质衬底、ZnO衬底。

本文由大比特商务网收集整理(www.big-bit.com)

分享到:
阅读延展
led照明 照明
  • 美国圣地亚哥港口大桥将部分试安装LED照明

    美国圣地亚哥港口大桥将部分试安装LED照明

    美国加州的沿海地区联合会已受权圣地亚哥港在立交桥的4个中跨墩上临时性安裝LED灯,以搜集信息内容,并做为自然环境核查新项目表明的部分。检测将在傍晚和深夜中间开展,历时七天,本地住户和游人将能够看见。

  • 又有地铁线路将换装LED节能系统

    又有地铁线路将换装LED节能系统

    北京地铁线运营方相关负责人表达,近些年,北京地铁线依次进行了地铁站1地铁线、2地铁线、5地铁线、八通线共4条路线、5座车辆段的重点LED更新改造,营销推广LED照明10万支。

  • LED照明产业专利大戏为何持续上演?

    LED照明产业专利大戏为何持续上演?

    一般在美国专利诉讼中,即使被认定为侵权,也只会判决侵权方按照销售额的一定比例支付特许许可使用费,永久禁售令(Permanent Injunction)则非常罕见。

  • 国内外LED照明厂商秀战略布局

    国内外LED照明厂商秀战略布局

    据韩国媒体报导,2019年LG Display的OLED销售总额预估在其总销售总额中常占的比例仅为17%。企业已持续2个一季度亏本,LG Display近期始终在开展LCD业务流程的资产重组。

  • LED掘金海外市场的有力渠道是跨境电商

    LED掘金海外市场的有力渠道是跨境电商

    监控器商品,LED照明灯具商品,LED显示屏很多的被海外购置。2015年乃至被称作“LED的全方位暴发年”。多种多样方式加快LED市场开拓,在其中跨境电子商务成LED掘金国外销售市场的强有力方式,在2015上半年度,LED照明灯具公司引入资产开发设计国外销售市场,海外并购持续,探索经贸环球教育。

  • 公牛正在大力提升LED灯产能

    公牛正在大力提升LED灯产能

    阔曼门窗在2014年一开始进入LED照明工作流程,作为公司塑造的新工作流程,最近2年发展趋向迅速,2016-2018年LED照明工作流程主营业务收入复合增长率为116.98%。预计未来2年,阔曼门窗LED工作流程仍将稳步增长,并慢慢变为公司优势产业第一。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“大比特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得大比特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
Copyright Big-Bit © 1999-2019 All Right Reserved 大比特资讯公司 版权所有       未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任