Struttura di base degli strati epitassiali LED a base di GaN

Struttura di base degli strati epitaxiali LED a base di GaN

01 Introduzione

La struttura dello strato epitaxiale dei LED a base di nitruro di gallio (GaN) è il fattore determinante fondamentale delle prestazioni del dispositivo, che richiede un'attenta considerazione della qualità del materiale, dell'efficienza di iniezione del vettore,efficienza luminescenteCon l'evoluzione delle richieste di mercato per una maggiore efficienza, rendimento e throughput, la tecnologia epitaxial continua a progredire.Mentre i produttori tradizionali adottano strutture fondamentali simili, i principali differenziatori risiedono in ottimizzazioni sfumate che riflettono le capacità di ricerca e sviluppo.

02 Sintesi della struttura epitaxiale

Coltivati sequenzialmente sul substrato, gli strati epitassiali includono in genere:

1. Strato tampone

2. Strato di GaN non dopato ((Strato di AlGaN di tipo n opzionale)

3. strato di GaN di tipo N

4. strato GaN di tipo n leggermente dopato

5. strato di sollievo

6. Strato di pozzo quantistico multiplo (MQW)

7. strato di blocco degli elettroni AlGaN (EBL)

8. strato GaN di tipo p a bassa temperatura

9. Strato GaN di tipo p ad alta temperatura

10.Lavoro di contatto superficiale

Strutture epitexiali di GaN LED comuni

Funzioni dettagliate dello strato

1) Strato tampone

Coltivato a 500°C/800°C utilizzando materiali binari (GaN/AlN) o ternari (AlGaN).

Scopo: attenua la disadattamento del reticolo tra il substrato (es. zaffiro) e gli epiliari per ridurre i difetti.

Tendenza del settore: la maggior parte dei produttori ora pre-depositano AlN tramite sputtering PVD prima della crescita di MOCVD per migliorare il throughput.

2)Scatole di GaN non dopato

Crescita in due fasi: isole GaN 3D iniziali seguite da planarizzazione GaN 2D ad alta temperatura.

Risultato: fornisce superfici atomicamente lisce per gli strati successivi.

3) Strato GaN di tipo N

Si-dopato (8×1018 ∼2×1019 cm−3) per l'approvvigionamento di elettroni.

Opzione avanzata: alcuni progetti inseriscono uno strato intermedio n-AlGaN per filtrare le lussazioni del filettamento.

4)Strato di n-GaN leggermente dopato

Il doping più basso (1×10182×1018 cm−3) crea una regione ad alta resistenza a diffusione di corrente.

Vantaggi: Migliora le caratteristiche di tensione e l'uniformità della luminescenza.

5)Scatole di sollievo dalle sollecitazioni

Strato di transizione basato su InGaN con composizione gradata In (tra i livelli di GaN e MQW).

Varianti di progettazione: Superreticelle o strutture a pozzo poco profondo per accogliere gradualmente la deformazione del reticolo.

6)MQW (Multiple Quantum Well)

InGaN/GaN stacks periodici (ad esempio, 5 ¢ 15 coppie) per ricombinazione radiativa.

Ottimizzazione: le barriere GaN dopate con Si riducono la tensione di funzionamento e migliorano la luminosità.

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7)AlGaN Electron Blocking Layer (EBL)

Barriera ad alto intervallo di banda per confinare gli elettroni all'interno di MQW, aumentando l'efficienza della ricombinazione.

8)Scatole di p-GaN a breve termine

Strato dopato di Mg, cresciuto leggermente sopra la temperatura MQW fino a:

Aumentare l'iniezione del foro

Proteggere le MQW da danni successivi a alte temperature

9)Strato p-GaN ad alta temperatura

Coltivati a ~ 950°C fino a:

Forniture di alimentazione

Pianalizzazione dei pozzi in V che si propagano da MQW

Riduzione delle correnti di perdita

10) Strato di contatto superficiale

GaN fortemente dopato con Mg per la formazione di contatto ohmico con elettrodi metallici, riducendo al minimo la tensione di funzionamento.

03 Conclusioni

La struttura epitassale del GaN LED esemplifica la sinergia tra scienza dei materiali e fisica dei dispositivi, in cui ogni strato ha un impatto critico sulle prestazioni elettro-ottiche.I futuri progressi si concentreranno sull'ingegneria dei difetti, la gestione della polarizzazione e nuove tecniche di doping per spingere i confini dell'efficienza e consentire applicazioni emergenti.

In qualità di pioniere nella tecnologia epitaxiale a LED a nitruro di gallio (GaN), ZMSH è stata pioniera nelle soluzioni epitaxiali avanzate GaN su zaffiro e GaN su SiC, leveraging proprietary MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) systems and precision thermal management to deliver high-performance LED wafers with defect densities below 10⁶ cm⁻² and uniform thickness control within ±1.5%. I nostri substrati personalizzabili, inclusi GaN su zaffiro, zaffiro blu, carburo di silicio e substrati compositi metallici, consentono soluzioni su misura per LED ad altissima luminosità, micro-LED,integrando l'ottimizzazione dei processi basata sull'intelligenza artificiale e la ricottura a laser pulsato ultra veloce, otteniamo un spostamento della lunghezza d'onda < 3% e un'affidabilità > 95%,supporto da certificazioni di livello automobilistico (AEC-Q101) e scalabilità di produzione di massa per retroilluminazioni 5G, ottiche AR/VR e dispositivi IoT industriali.

Il seguente è il substrato di GaN e il wafer di zaffiro di ZMSH:

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