LEDen funtzionamendu-printzipiotik, agerikoa da oblea epitaxialaren materiala dela LED baten osagai nagusia. Izan ere, uhin-luzera, distira eta aurreranzko tentsioa bezalako parametro optoelektroniko nagusiak, neurri handi batean, material epitaxialak zehazten ditu. Oblea epitaxialaren teknologia eta ekipamendua funtsezkoak dira fabrikazio-prozesuan, eta lurrun kimiko metal-organikoaren bidezko deposizioa (MOCVD) da III-V, II-VI konposatuen eta haien aleazioen kristal bakarreko geruza meheak hazteko metodo nagusia. Jarraian, LED oblea epitaxialaren teknologiaren etorkizuneko joera batzuk ageri dira.
1. Bi urratseko hazkuntza-prozesuaren hobekuntza
Gaur egun, ekoizpen komertzialak bi urratseko hazkuntza-prozesua erabiltzen du, baina aldi berean kargatu daitezkeen substratuen kopurua mugatua da. 6 obleako sistemak helduak diren arren, 20 oblea inguru maneiatzen dituzten makinak oraindik garatzen ari dira. Oblea kopurua handitzeak askotan geruza epitaxialetan uniformetasun nahikoa ez izatea dakar. Etorkizuneko garapenak bi norabidetan zentratuko dira:
- Erreakzio-ganbera bakarrean substratu gehiago kargatzeko aukera ematen duten teknologiak garatzea, eskala handiko ekoizpenerako eta kostuak murrizteko egokiagoak izan daitezen.
- Oso automatizatutako eta errepikagarria den oblea bakarreko ekipamendu aurreratua.
2. Hidruro lurrun-faseko epitaxia (HVPE) teknologia
Teknologia honek dislokazio-dentsitate baxuko film lodien hazkuntza azkarra ahalbidetzen du, eta horiek homoepitaxial hazkuntzarako substratu gisa balio dezakete beste metodo batzuk erabiliz. Gainera, substratutik bereizitako GaN filmak GaN kristal bakarreko txipen alternatiba bihur daitezke. Hala ere, HVPE-k eragozpenak ditu, hala nola lodiera zehatz-mehatz kontrolatzeko zailtasuna eta GaN materialaren purutasuna gehiago hobetzea oztopatzen duten erreakzio-gas korrosiboak.
Si-dopatutako HVPE-GaN
(a) Si-dopatutako HVPE-GaN erreaktorearen egitura; (b) 800 μm-ko lodierako Si-dopatutako HVPE-GaN-en irudia;
(c) Si-dopatutako HVPE-GaN-aren diametroan zehar eramaile askeen kontzentrazioaren banaketa
3. Hazkunde epitaxial selektiboa edo alboko hazkunde epitaxialaren teknologia
Teknika honek dislokazio-dentsitatea gehiago murriztu eta GaN epitaxial geruzen kristal-kalitatea hobetu dezake. Prozesuak honako hauek dakartza:
- GaN geruza bat substratu egoki batean (zafiroa edo SiC) metatzea.
- SiO₂ polikristalinozko maskara geruza bat gainean jartzea.
- Fotolitografia eta grabatua erabiliz GaN leihoak eta SiO₂ maskara zerrendak sortzeko.Ondorengo hazkuntzan, GaN lehenik bertikalki hazten da leihoetan eta gero alboetan SiO₂ zerrenden gainetik.
XKHren GaN-zafiro gaineko oblea
4. Pendeo-Epitaxia Teknologia
Metodo honek substratuaren eta epitaxial geruzaren arteko sare-akatsak eta desadostasun termikoak eragindako sare-akatsak nabarmen murrizten ditu, GaN kristalaren kalitatea are gehiago hobetuz. Urratsak hauek dira:
- GaN epitaxial geruza bat substratu egoki batean (6H-SiC edo Si) haztea bi urratseko prozesu bat erabiliz.
- Epitaxial geruzaren grabatu selektiboa egitea substraturaino, zutabe (GaN/buffer/substratu) eta lubaki egiturak txandakatuz sortuz.
- GaN geruza gehigarriak hazten, jatorrizko GaN zutabeen alboko hormetatik alboetara hedatzen direnak, lubakien gainean esekita.Maskararik erabiltzen ez denez, GaN-ren eta maskara-materialen arteko kontaktua saihesten du.
XKH-ren GaN-siliziozko oblea
5. Uhin-luzera laburreko UV LED epitaxial materialen garapena
Honek oinarri sendoa ezartzen du UV-k kitzikatutako fosforoan oinarritutako LED zurientzat. Eraginkortasun handiko fosforo asko UV argiaren bidez kitzikatu daitezke, egungo YAG:Ce sistemak baino argi-eraginkortasun handiagoa eskainiz, eta horrela LED zurien errendimendua hobetuz.
6. Putzu Kuantiko Anitzeko (MQW) Txip Teknologia
MQW egituretan, ezpurutasun desberdinak dopatzen dira argia igortzen duen geruzaren hazkuntzan zehar, kuantiko putzu desberdinak sortzeko. Putzu horietatik igorritako fotoien birkonbinazioak zuzenean argi zuria sortzen du. Metodo honek argi-eraginkortasuna hobetzen du, kostuak murrizten ditu eta ontziratzea eta zirkuituen kontrola sinplifikatzen ditu, nahiz eta erronka tekniko handiagoak dituen.
7. “Fotoien Birziklapen” Teknologiaren Garapena
1999ko urtarrilean, Japoniako Sumitomok LED zuri bat garatu zuen ZnSe materiala erabiliz. Teknologiak CdZnSe film mehe bat haztea dakar ZnSe kristal bakarreko substratu batean. Elektrifikatzen denean, filmak argi urdina igortzen du, eta honek ZnSe substratuarekin elkarreragiten du argi hori osagarria sortzeko, eta ondorioz argi zuria sortzen du. Era berean, Bostongo Unibertsitateko Fotonika Ikerketa Zentroak AlInGaP konposatu erdieroale bat jarri zuen GaN-LED urdin batean argi zuria sortzeko.
8. LED epitaxial oblearen prozesu-fluxua
① Oblea epitaxialen fabrikazioa:
Substratua → Diseinu estrukturala → Buffer geruzaren hazkundea → N motako GaN geruzaren hazkundea → MQW argi-igorle geruzaren hazkundea → P motako GaN geruzaren hazkundea → Erreketa → Probak (fotolumineszentzia, X izpiak) → Oblea epitaxiala
② Txip fabrikazioa:
Oblea epitaxiala → Maskararen diseinua eta fabrikazioa → Fotolitografia → Ioi-grabaketa → N motako elektrodoa (deposizioa, erreketa, grabaketa) → P motako elektrodoa (deposizioa, erreketa, grabaketa) → Dadoetan moztea → Txip-ikuskapena eta sailkapena.
ZMSHren GaN-on-SiC oblea
Argitaratze data: 2025eko uztailak 25