蓝色硅底板LED在日本问世(图)

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　　日本三垦电气与名古屋工业大学日前联合开发出了蓝色及绿色发光的GaN二极管（LED），其特点是采用了硅底板。与目前使用蓝宝石底板和SIC底板的GaN LED相比，使用硅底板后GaN LED的制造成本将大大降低。虽然现在还处于试制阶段，但光输出功率已经达到了手机背照灯等使用的高亮度量产品的1/5。也就是说已经获得了与手机来信提示等用途所使用的通用LED同样的光输出功率。今后，通过对发光层的改进，量子效率还可以提高到目前的2倍左右。不过，双方未公布光输出功率及发光效率的具体数值。阀值电压为+4.1V。　　降低成本的三大要素为：第一，底板本身的价格便宜。第二，可以使用比蓝宝石底板及SiC底板口径更大的底板。第三，由于硅的硬度比蓝宝石及SiC低，因此使用LSI加工中使用的通用切割设备可以切出LED芯片，以AlN/GaN缓冲层控制龟裂的发生。　　在此次的开发过程中，三垦电气和名古屋工业大学分别开发出了在硅底板上生成GaN膜以及构成LED的技术。由于硅与GaN的热膨胀系数差别很大，GaN膜易出现龟裂，三垦电气通过“AlN/GaN缓冲层”的设计缓解了因膨胀系统数不同而产生的热应力。另外，为了提高结晶效果，该公司还对硅底板的表面处理进行了改进。具体而言，首先对硅底板进行热处理，形成SiO2。接着使用化学溶液去除SiO2，使用同样的溶液在硅表面上覆以氢（H）。这样，就得到了不含氧（O）的清洁平坦的硅表面。由此发光层内的结晶缺陷大幅度减少到了109個/cm2。　　为了降低GaN LED阀值电压，新技术还在硅底板和AlN/GaN缓冲层间导入了厚度不足1nm的“界面层”。因为如果在硅底板上直接制造GaN LED的话，会由于硅与GaN等的带隙不连续而导致阀值电压高达+12V。虽然此次界面层的材料并未公开，但通过这一界面层的导入，硅与GaN层的带隙的变化已得到缓和，阀值电压可降到+5V左右。同时，此次还通过在AlN/GaN缓冲层的制备条件上加大研发力度，将阀值电压降到了+4.1V以下。今后还将通过进一步改进，使阀值电压降到+3.5V。如果阀值电压能达到这一数值的话，就与目前的量产品不相上下了。　　目前这种新型LED的投产日期尚未确定。因为各制造商间围绕GaN LED的专利之争还处于白热化状态。这种新型LED的投产日期将视官司的判决等因素的变化而定。