第一章 认识LED综述.ppt

第一章 认识LED;1.1 LED的基本概念 1.2 LED芯片制造的工艺流程 1.3 LED芯片的类型 1.4 LED芯片的发展趋势 1.5 大功率LED芯片 1.6 有机发光半导体;50年发展，目前LED发展水平 发光效率：70lm/W，光强达到烛光量级。 烛光单位是光强的旧单位，已用坎德拉代替。 颜色：几乎覆盖了可见光区，同时出现了白光。 寿命：数万小时 性价比：性能提高10倍，成本为原来的1/10;1.1 LED的基本概念;一、LED的基本结构 二、 LED的发光原理 三、LED发光的颜色 四、LED的特点;引言;一、LED的基本结构;LED芯片：是LED的核心，芯片的材料决定了发光颜色，芯片的尺寸决定了发光的功率。 透明环氧树脂封装：作用一是密封、二是对LED芯片发出的光进行一次光学整形。 有发射碗的阴极杆、楔形支架：连接LED芯片的内部和外部电极。 引线架：LED的外部电极，用于接电源。;上面的封装只是一种封装结构：引脚封装。 其它的封装形式结构类似，具体在第2章介绍。 封装：对LED来说，就是将芯片，内部、外部电极，一次光学整形，散热等因素考虑进来，进行密封的过程。封装的好坏影响发光效率、寿命等，非常重要。 封装过程：一般由特定的设备完成。;LED芯片的基本结构图;由外延片的结构决定 衬底 外延层 n区 发光层 p区 透明导电层 p型电极、n型电极 ;“发光”：pn结处的载流子复合，辐射出“光”，并伴随“热”产生。;LED有pn结 p (positive)区：正电荷，空穴。 n (negative)区：负电荷，电子。 外加电源正向导通电压，空穴和电子在pn结处复合，复合过程中的部分能量以光的形式发射。;复合的两个过程 光辐射复合：有用的、所追求的。 热辐射复合：使芯片温度升高，影响LED的特性，尤其是寿命。 提高光辐射复合、减小热辐射复合。;材料决定LED的发光颜色，即发光波长。 两类材料 （AlGaInP）磷化铝、磷化镓、磷化铟的合金。——一般是红、橙、黄色的LED （InGaN）氮化镓、氮化铟的合金。——一般是绿、蓝白色的LED ;（1）节能：目前70lm/W的发光效率，2015年150~200lm/W的发光效率。 发光效率定义：每瓦的电功率转换成的光通量。 （2）环保：无紫外、红外部分辐射，无汞。 （3）寿命长：数万小时，连续使用是几年的概念。 （4）结构牢固：从引脚封装结构可以看出是全固态结构，抗震动、抗冲击。;（5）便于灯具设计：近似点光源，二次光学设计。 （6）发光响应速度快：即给电就有光，交通信号。 （7）做成薄型结构：节省空间，LED大屏幕，背光源等。 ;绿色照明概念：通过科学的照明设计，采用高效率、长寿命、安全和性能稳定的照明电器产品，可以提高人们的工作、学习和生活的条件和质量，从而创造出一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境。 LED符合;1.2 LED芯片制作的工艺流程;一、LED衬底材料的选用 二、制作LED外延片 三、LED对外延片的技术要求 四、制作LED的pn结电极;LED是二极管，是半导体。 本节讨论的LED的制造=LED的芯片制造。 LED的制造工艺和其它半导体器件的制造工艺有很多相同之处。 除个别设备外，多数半导体设备经过改进可以用于LED的制造。;LED芯片制造工艺分三大部分 外延片——按1.1节的LED芯片的结构：选衬底， MOCVD在衬底上制作外延层（也叫镀膜），n区，发光区，p区，透明导电层。 电极——对LED外延片做电极（P极，N极） 。 芯片——用激光机切割LED外延片成。;外延片的制备： MOCVD：是制作LED芯片的最重要技术。 MOCVD外延炉：是制造LED最重要的设备。一台外延炉要100多万美元，投资最大的环节。 电极制作设备：光刻机、刻蚀机、离子注入机等。 衬底加工设备：减薄机、划片机、检测设备等。;MOCVD——金属有机物化学气相沉积（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition） ;化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)是反应物质在气态条件下发生化学反应，生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。与之相对的是物理气相沉积（PVD）。 化学气相沉积是一种制备材料的气相生长方法，它是把一种或几种含有构成薄膜元素的化合物、单质气体通入放置有基材的反应室，借助空间气相化学反应在基体表面上沉积固态薄膜的工艺技术。 ;光刻机;刻蚀机;离子注入机;清洗机;划片机;芯片分选机;从以上的的仪器设备可以看出，LED芯片的制造依靠大量的设备，而且有些设备价格昂贵。 LED芯片质量依赖于这些设备和操作这些设备的人员。 设备本身的制造也