JYW001-氮化镓基高亮度蓝-绿光LED基础知识A.ppt

上海北大蓝光科技有限公司Shanghai Beida Blue Light Technology Co.Shanghai BBLT 上海 浦东新区 张江工业园区 氮化镓基高亮度蓝-绿光LED 上海北大蓝光科技有限公司 基本概念介绍 导体、半导体、绝缘体 半导体发光过程 半导体发光二极管-LED LED颜色与波长的关系 波长与能带的关系 LED亮度 电流与电压 导体、半导体、绝缘体的定义 电阻率的区分 温度系数的区分 能带论的区分 能带的形成 半导体能带示意图 半导体的种类 性质：本征半导体；N-型半导体；P-型半导体。 材料：元素半导体：锗（Ge）、硅（Si）； 化合物半导体：砷化镓（GaAs）、砷化铝（AlAs）、磷化铟（InP）、铟镓砷磷（InGaP）、铝镓铟磷（AlGaInP）；氮化镓（GaN）、铟化镓（InN）、铝化镓AlN、铟镓氮（InGaN）、铝镓氮（AlGaN）；碳化硅（SiC） 氧化物半导体：氧化锌（ZnO） 用途：微电子半导体、光电子半导体 半导体发光过程 The Problems in InGaN/GaN MQW LED 不均匀（Inhomgeneity）的量子阱间的载流子注入 电流泄漏 InGaN的组份涨落(composition fluctuation)引起的能隙不均匀 InGaN发光效率不均匀 光出射效率低下 量子阱间的载流子注入的不均匀（Inhomgeneity） 空穴迁移率和热导率低下，导致空穴注入不均匀，产生量子阱间载流子注入和增益的不均匀性． InGaN/GaN能带偏置集中在导带边，也造成载流子注入的不均匀．因为空穴的迁移率低，使空穴在Ｐ边浓度高，吸引电子至Ｐ边，所以电子分布也不均匀． 颜色与波长 氮化物半导体动态 当前主流产业是蓝, 绿光LED UV-LD和新一代DVD. NITRIDE－related big programs: 日本: 基于宽带隙半导体的21世纪白光LED照明技术 日本：高功率，高频，高温AlGaN/GaN HFETs潜在应用和课题 日本：日本科技促进会的：InN项目Nano-processes/Nano-devices 日本：宽带隙半导体ZnO器件项目 日本：宽带隙半导体SiC项目 日本：宽带隙半导体纳米自旋电子学 美国：氮化物半导体在美国的国家项目：超短波长LED与探测器 韩国：整体的宽带隙半导体国家项目：白光LED照明技术 台湾：台湾的氮化物项目：白光LED照明技术 中国：中国的氮化物国家项目：863计划； 973项目 当前重要研发课题 生长技术方面：high power, frequency, temp. and short wavelength 405nm LD(JP) for DVD; 280nm LED（USA）for biology and military; 350-360nm LED (JP) for air clear and W-LED; 多有源区白光LED 2DEG for FET (USA, GERM. JP) GaN/Si; GaN Sub(JP 住友，波兰) DMS spintronics. 制备技术方面：提高出光效率，简化工艺降低成本 Laser lift off; 倒装工艺；功率器件；改进结构； Ferromagnetic, diluted magnetic and non-magnetic . Courier Temperatures (Tc) 产品质量与员工的关系 工艺卫生 工艺过程的连续性、可分析性 工艺过程的重复性、可靠性、稳定性 操作过程的重复性、可靠性、稳定性 仪器设备的重复性、可靠性、稳定性 操作记录准确性、可靠性、真实性 成品率、质量取决于我 * ? ＝ 1.24(?)/Eg(eV) In组分对发光波长的影响 n-electrode(Ti/Al) InGaN MQW active layer Sapphire substrate p-electrode (Ni/Au) p-electrode (Ni/Au) p-GaN layer n-GaN layer GaN buffer layer LED structure 金属半导体接触：欧姆接触和肖特基接触 400 700 波长nm ??460nm=0.46?m; Eg=1.24/0.46=2.7eV; X=2.1eV “21世纪日本照明计划”的发展路线，源和衬底的准备—通过XRD和飞秒光谱研究外延生长的反应中心—改进LED生长的MOCVD设备—异质外延，评价表面，界面—生长出外量子效率为15-20%，发光效率20-40lm/W的LED外延片—降低外延片位错密度—优化反应工艺，得到高效率RGB荧