LED手電筒（tǒng）生產過（guò）程中——外延片--襯底材料有哪些？

LED襯底材料匯總

　　當（dāng）前用於（yú）GaN基（jī）LED的襯底材料比較多，但是能用於商品化的襯底目前隻有三種，即（jí）藍寶石和碳（tàn）化矽以及矽襯底。其它諸如GaN、ZnO襯底還處於研發階段，離產業化還有一段距離。

　　氮化镓

　　用於GaN生長的最理想襯底是GaN單晶材料，可大大提（tí）高外延膜的晶體質量，降低位錯密度，提高器件工作壽命，提高發光效率，提高器件工作電（diàn）流密（mì）度。但是製備GaN體單晶非常困（kùn）難，到目前為止還（hái）未有行之有效的辦法。

　　氧化鋅

　　ZnO之所以能成為GaN外延的候選（xuǎn）襯底，是因為兩者具有非常（cháng）驚（jīng）人的相似之處。兩者晶體（tǐ）結構相同、晶（jīng）格識別度非常小，禁帶寬度接近(能帶不連續（xù）值小，接觸勢壘小)。但是，ZnO作為GaN外延（yán）襯底的（de）致命弱點是在GaN外延生長的（de）溫度和氣氛中易分解和腐蝕（shí）。目前，ZnO半導體材料尚不能用來製造光電子器件或高溫電（diàn）子器件，主（zhǔ）要是材料質量達不到器件水平和P型摻雜問（wèn）題沒有（yǒu）得到真正解決，適合ZnO基半導體材料生（shēng）長的設備尚未研製成功。

　　藍寶石

　　用於GaN生長最普遍的襯底是Al2O3.其優點是化學穩定性好，不吸收可見光、價格適中、製造技術相對成熟。導熱性差雖然在器件小電流工作中沒有暴露明顯不足，卻在功率型器件（jiàn）大電（diàn）流工作下（xià）問題十分突出。

　　碳化矽

　　SiC作為襯（chèn）底材料應用的廣泛程（chéng）度僅（jǐn）次於藍寶石，目前中國的晶能光電的江（jiāng）風益教授在Si襯底（dǐ）上生長出（chū）了可以用來商業化的LED外延片。Si襯底在導熱性、穩定性方麵要優於藍寶石，價格也遠遠低（dī）於藍寶石，是（shì）一種非常有前途的襯底。SiC襯底有化學穩定性好、導電性能好、導熱性能好、不吸收可見光等，但不足方麵也很突出，如價格太高，晶體（tǐ）質量難以達到Al2O3和Si那麽好、機械加（jiā）工性能比較差，另外，SiC襯底吸收380納米以下（xià）的紫外光，不適合用來研發（fā）380納米以下的紫外LED.由於SiC襯底有益的導電性能和導熱性能，可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問題，故在半導體照明技術領域占重要地位。

　　同藍寶石相比，SiC與（yǔ）GaN外延膜的晶格匹配（pèi）得到改善。此外，SiC具有藍色發光特性，而且為低阻材料，可以（yǐ）製作電極，使器件在包裝前對外延膜進行完全測試成為可能，增強了SiC作為襯底（dǐ）材料的競爭力。由於SiC的層狀結構易於解理，襯底（dǐ）與外延膜之間可以獲得高質量的解理麵，這將大大簡化器件的結構;但是同時由於其層狀結構，在襯（chèn）底的（de）表麵常有給外延膜引入大量的缺陷的台階出現（xiàn）。

　　實現發光效率的目標要寄希望於GaN襯底的LED，實現低成本，也要通過GaN襯底導致高效、大麵積、單燈大（dà）功率的實現，以及帶動的工藝技術的簡化和成品率的大大提高。半導體照明一旦成為現實（shí），其意義不亞（yà）於愛迪生發明白熾燈。一旦在襯底等關鍵技術領域取得突破，其產業化進程將會取得長足發（fā）展。