Mai ke kumumanaʻo hana o nā LED, ua maopopo ʻia ʻo ka mea wafer epitaxial ka ʻāpana koʻikoʻi o kahi LED. ʻO ka ʻoiaʻiʻo, ʻo nā ʻano optoelectronic koʻikoʻi e like me ka nalu, ka ʻōlinolino, a me ka voltage mua e hoʻoholo nui ʻia e ka mea epitaxial. He mea koʻikoʻi ka ʻenehana wafer Epitaxial a me nā lako i ke kaʻina hana, me ka Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) ke ʻano mua no ka ulu ʻana i nā papa kristal hoʻokahi lahilahi o nā hui III-V, II-VI, a me kā lākou mau mea hoʻohui. Aia ma lalo iho kekahi mau ʻano e hiki mai ana i ka ʻenehana wafer epitaxial LED.
1. Hoʻomaikaʻi ʻana i ke kaʻina hana ulu ʻelua-ʻanuʻu
I kēia manawa, hoʻohana ka hana kalepa i kahi kaʻina hana ulu ʻelua-ʻanuʻu, akā ua kaupalena ʻia ka nui o nā substrates e hiki ke hoʻouka ʻia i ka manawa hoʻokahi. ʻOiai ua oʻo nā ʻōnaehana 6-wafer, ke hoʻomohala ʻia nei nā mīkini e lawelawe ana ma kahi o 20 mau wafers. ʻO ka hoʻonui ʻana i ka helu o nā wafers e alakaʻi pinepine ai i ka lawa ʻole o ka like ʻana ma nā papa epitaxial. E kālele ana nā hoʻomohala e hiki mai ana i ʻelua mau ʻaoʻao:
- Ke hoʻomohala nei i nā ʻenehana e hiki ai ke hoʻouka i nā substrates hou aʻe i loko o kahi lumi hoʻololi hoʻokahi, e ʻoi aku ka kūpono no ka hana nui a me ka hoʻemi ʻana i ke kumukūʻai.
- Ke hoʻolaha nei i nā lako wafer hoʻokahi hana ʻakomi kiʻekiʻe loa a hiki ke hana hou ʻia.
2. ʻenehana Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE)
Hiki i kēia ʻenehana ke ulu wikiwiki i nā kiʻiʻoniʻoni mānoanoa me ka haʻahaʻa o ka dislocation density, hiki ke lawelawe ma ke ʻano he substrates no ka ulu homoepitaxial me ka hoʻohana ʻana i nā ʻano hana ʻē aʻe. Eia kekahi, ʻo nā kiʻiʻoniʻoni GaN i hoʻokaʻawale ʻia mai ka substrate e lilo i mau koho ʻē aʻe i nā ʻāpana kristal hoʻokahi GaN nui. Eia nō naʻe, he mau drawbacks ko HVPE, e like me ka paʻakikī i ka kaohi ʻana i ka mānoanoa pololei a me nā kinoea hopena corrosive e pale ai i ka hoʻomaikaʻi hou ʻana i ka maʻemaʻe o ka mea GaN.
HVPE-GaN i hoʻohui ʻia me Si
(a) ʻAno o ka mea hana HVPE-GaN i hoʻohuihui ʻia me Si; (b) Kiʻi o ka HVPE-GaN i hoʻohuihui ʻia me Si he 800 μm ka mānoanoa;
(c) Ka hoʻolaha ʻana o ka nui o ka mea lawe manuahi ma ke anawaena o Si-doped HVPE-GaN
3. ʻO ka ulu ʻana o ka Epitaxial koho a i ʻole ka ʻenehana ulu ʻana o ka Epitaxial Lateral
Hiki i kēia ʻenehana ke hōʻemi hou i ka nui o ka dislocation a hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi o ke kristal o nā papa epitaxial GaN. ʻO ke kaʻina hana e pili ana i:
- Ke waiho nei i kahi papa GaN ma luna o kahi substrate kūpono (sapphire a i ʻole SiC).
- Ke waiho nei i kahi papa pale maka polycrystalline SiO₂ ma luna.
- Ke hoʻohana nei i ka photolithography a me ke kālai ʻana e hana i nā puka makani GaN a me nā ʻāpana pale maka SiO₂.I ka wā o ka ulu ʻana ma hope, ulu mua ʻo GaN i luna ma nā puka makani a laila ma ka ʻaoʻao ma luna o nā ʻāpana SiO₂.
ʻO ka wafer GaN-on-Sapphire a XKH
4. ʻenehana Pendeo-Epitaxy
Hoʻemi nui kēia ʻano hana i nā hemahema lattice i hoʻokumu ʻia e ka lattice a me ka thermal mismatch ma waena o ka substrate a me ka papa epitaxial, e hoʻomaikaʻi hou ana i ka maikaʻi o ke kristal GaN. ʻO nā ʻanuʻu:
- Ke ulu nei i kahi papa epitaxial GaN ma kahi substrate kūpono (6H-SiC a i ʻole Si) me ka hoʻohana ʻana i kahi kaʻina hana ʻelua-ʻanuʻu.
- Ke hana nei i ke kālai koho ʻana o ka papa epitaxial i lalo i ka substrate, e hana ana i nā pou alternating (GaN/buffer/substrate) a me nā ʻano trench.
- Ke ulu nei nā papa GaN hou aʻe, e hoʻolōʻihi ana i ka ʻaoʻao mai nā paia ʻaoʻao o nā pou GaN mua, e kau ana ma luna o nā ʻauwaha.ʻOiai ʻaʻohe pale maka i hoʻohana ʻia, pale kēia i ka hoʻopili ʻana ma waena o GaN a me nā mea pale maka.
ʻO ka wafer GaN-on-Silicon a XKH
5. Hoʻomohala ʻana i nā mea Epitaxial UV LED pōkole-nalu
Hoʻokumu kēia i kahi kahua paʻa no nā LED keʻokeʻo e pili ana i ka phosphor i hoʻoulu ʻia e ka UV. Hiki ke hoʻoulu ʻia nā phosphor kiʻekiʻe he nui e ka mālamalama UV, e hāʻawi ana i ka ʻoi aku ka maikaʻi o ka mālamalama ma mua o ka ʻōnaehana YAG:Ce o kēia manawa, no laila e hoʻolaha ana i ka hana LED keʻokeʻo.
6. ʻenehana Chip Multi-Quantum Well (MQW)
I loko o nā ʻano MQW, hoʻohui ʻia nā haumia like ʻole i ka wā o ka ulu ʻana o ka papa hoʻomālamalama e hana i nā lua quantum like ʻole. ʻO ka hui hou ʻana o nā photons i hoʻopuka ʻia mai kēia mau lua e hana pololei i ka mālamalama keʻokeʻo. Hoʻomaikaʻi kēia ʻano hana i ka pono o ka mālamalama, hoʻemi i nā kumukūʻai, a hoʻomaʻalahi i ka hoʻopili ʻana a me ka kaohi kaapuni, ʻoiai ke hōʻike nei i nā pilikia loea nui aʻe.
7. Ka Hoʻomohala ʻana i ka ʻenehana "Photon Recycling"
I Ianuali 1999, ua hoʻomohala ʻo Sumitomo o Iapana i kahi LED keʻokeʻo me ka hoʻohana ʻana i ka mea ZnSe. Pili ka ʻenehana i ka ulu ʻana o kahi ʻili lahilahi CdZnSe ma luna o kahi substrate kristal hoʻokahi ZnSe. Ke hoʻā ʻia ka uila, hoʻopuka ke kiʻiʻoniʻoni i ka mālamalama polū, kahi e launa pū ai me ka substrate ZnSe e hana i ka mālamalama melemele hoʻohui, e hopena ana i ka mālamalama keʻokeʻo. Pēlā nō, ua hoʻopaʻa ke Kikowaena Noiʻi Photonics o ke Kulanui ʻo Boston i kahi hui semiconductor AlInGaP ma luna o kahi GaN-LED polū e hana i ka mālamalama keʻokeʻo.
8. Kahe ʻana o ke kaʻina hana wafer epitaxial LED
① Hana ʻana i ka Wafer Epitaxial:
Substrate → Hoʻolālā kūkulu → Ka ulu ʻana o ka papa buffer → Ka ulu ʻana o ka papa GaN ʻano N → Ka ulu ʻana o ka papa hoʻomālamalama MQW → Ka ulu ʻana o ka papa GaN ʻano P → Annealing → Hoʻāʻo (photoluminescence, X-ray) → Epitaxial wafer
② Hana ʻana i nā ʻāpana liʻiliʻi:
ʻO ka wafer Epitaxial → Hoʻolālā a me ka hana ʻana o ka mask → Photolithography → Ion etching → N-type electrode (deposition, annealing, etching) → P-type electrode (deposition, annealing, etching) → Dicing → Nānā ʻana i nā ʻāpana a me ka hoʻokaʻawale ʻana.
ʻO ka wafer GaN-on-SiC a ZMSH
Ka manawa hoʻouna: Iulai-25-2025