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LED的發光有源層??PN結是如何制成的?哪些是常用來制造LED的半導體材料?
LED的實質性結構是半導體PN結。PN結就是指在一單晶中,具有相鄰的P區和N區的結構,它通常在一種導電類型的晶體上以擴散、離子注入或生長的方法產生另一種導電類型的薄層來制得的。
常用來制造LED半導體材料主要有申化家、磷化家、家鋁申、磷申化家、銦家氮、銦家鋁磷等Ⅲ?Ⅴ族化合物半導體材料,其它還有Ⅳ族化合物半導體碳化硅,Ⅱ?Ⅵ族化合物硒化鋅等。
LED外延片是一塊加熱至適當溫度的襯底基片,材料是半導體照明產業技術發展的基石。不同的襯底材料,需要不同的LED外延片生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術,襯底材料決定了半導體照明技術的發展路線。
LED外延片生長的基本原理是:在一塊加熱至適當溫度的襯底基片(主要有藍寶石和、SiC、Si)上,氣態物質InGaAlP有控制的輸送到襯底表面,生長出特定單晶薄膜。目前LED外延片生長技術主要采用有機金屬化學氣相沉積方法。
LED外延片襯底材料是半導體照明產業技術發展的基石。不同的襯底材料,需要不同的LED外延片生長技術、芯片加工技術和器件封裝技術,襯底材料決定了半導體照明技術的發展路線。
我們平常所見到的電子芯片,比如arm芯片、ASIC芯片、FGPA芯片等,跟LED芯片主要有什么區別?LED芯片是不是只是把一大堆能發光的二極管布在晶圓上呢?LED芯片有沒有28nm、14nm這樣的制程的說法呢?
蕞大的不同是:1,材料不一樣,前者為硅基,后者為三五族化合物;2,前者是集成器件,后者是分立器件;3,后者對材料缺陷率要求更高。
電子芯片長在硅襯底上,中間各種光刻、刻蝕、摻雜、長膜、氧化等都以硅或二氧化硅材料為主;而LED長在藍寶石(Al2O3)、SiC或Si襯底上,緩沖層后長成后,再長N型GaN層和P型GaN層,中間一層多量i子阱發光層。電流經過PN結時因為電勢能的變化將多余的能量以光的形式散發出去,不同的電勢能差則光的能量也有不同,表現就是不同的發光顏色(如藍光、紅光LED,紅光能量低技術簡單,很多年以前就出來了;藍光LED能量高,難度大。藍光LED激發黃色熒光粉可產生白光)
LED芯片大小根據功率可分為小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。根據客戶要求可分為單管級、數碼級、點陣級以及裝飾照明等類別。
至于芯片的具體尺寸大小是根據不同芯片生產廠家的實際生產水平而定,沒有具體的要求。
只要工藝過關,芯片小可提高單位產出并降低成本,光電性能并不會發生根本變化。
芯片的使用電流實際上與流過芯片的電流密度有關,芯片小使用電流小,芯片大使用電流大,它們的單位電流密度基本差不多。
考慮到散熱是大電流下的主要問題,所以它的發光效率比小電流低。另一方面,由于面積增大,芯片的體電阻會降低,所以正向導通電壓會有所下降。