LED通用照明即將規(guī)模性爆發(fā)，進(jìn)一步提高LED的發(fā)光效率和降低LED的制備成本仍然非常重要。目前，在外延方法、能量轉(zhuǎn)換效率、熱能管理、生產(chǎn)設(shè)備和工藝過程控制方面，LED仍有大幅提升空間。材料與裝備技術(shù)對(duì)于LED性價(jià)比的提升至關(guān)重要，也是LED照明市場(chǎng)獲得發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)力。

2014年11月6日下午，在第十一屆中國國際半導(dǎo)體照明論壇(SSL CHINA 2014) 材料與裝備技術(shù)分會(huì)在廣州廣交會(huì)威斯汀酒店勝利召開。本場(chǎng)分會(huì)主席由中科院半導(dǎo)體所照明研發(fā)中心副主任曾一平、北京大學(xué)物理學(xué)院教授沈波、中科院蘇州納米所研究員梁秉文擔(dān)任，來自全國各地的近100位科研院所、企業(yè)代表出席本次會(huì)議。

北京大學(xué)物理學(xué)院教授沈波

中科院蘇州納米所研究員梁秉文

北京大學(xué)物理學(xué)院教授沈波、中科院蘇州納米所研究員梁秉文分別擔(dān)任本次會(huì)議的上下場(chǎng)主持人。會(huì)議對(duì)當(dāng)前設(shè)備與材料的襯底技術(shù)、設(shè)備以及LED Droop等方面熱點(diǎn)及難點(diǎn)問題進(jìn)行了深入的探討，

本次會(huì)議襯底不同的做法對(duì)于生長的質(zhì)量及成本的影響進(jìn)行了深入的交流。特別是PSS上生長的LED的出射光亮度比傳統(tǒng)的LED大大提高，同時(shí)反向漏電流減小，LED的壽命也得到了延長。張國義重點(diǎn)介紹了 PSS襯底的的制備技術(shù)，生長機(jī)制和對(duì)LED性能的影響。

張國義表示，通過優(yōu)化PSS襯底形貌和結(jié)構(gòu)參數(shù)，并利用光刻結(jié)合干法刻蝕或濕法腐蝕技術(shù)制備出高質(zhì)量的PSS襯底。此外，利用陽極氧化鋁(AAO)技術(shù)，成功獲得納米級(jí)PSS (Nano-PSS)襯底，采用碳納米管作為掩膜的圖形襯底技術(shù)，以及有利于消除位錯(cuò)等缺陷的彎曲掩膜的襯底。

復(fù)合襯底也將是未來的一大趨勢(shì)，張國義介紹，GaN/Al2O3復(fù)合襯底和GaN襯底的制備方面，制備出低位錯(cuò)密度的GaN/Al2O3復(fù)合襯底，并利用自分離技術(shù)，成功獲得高質(zhì)量的自支撐GaN單晶襯底，這為以后高性能大功率垂直結(jié)構(gòu)LED、藍(lán)綠光LD及大功率電子器件的發(fā)展提供了良好的襯底材料。

PSS技術(shù)可以減少發(fā)光層全反射的效應(yīng)，使更多的光出到發(fā)光層，提高芯片的出光效率。但是它的制程難度比較大，藍(lán)寶石材料本身比較硬，藍(lán)寶石基片加工難度比硅片大很多，藍(lán)寶石翹曲比硅片差很多，光刻時(shí)會(huì)產(chǎn)生離焦的效果。光刻機(jī)曝光一次曝比較小的區(qū)域，有一些圖形必須通過兩次曝光才能拼接成完成的圖形，如果光刻機(jī)效果不佳，將造成拼接圖形有偏差。上海微電子裝備有限公司推出了專門針對(duì)LED制成SSB300的系列光刻機(jī)。

MOCVD的兩家主流生產(chǎn)商介紹了最前沿的設(shè)備。能夠有更大的產(chǎn)能，性能更好，可以降低成本。Veeco公司推出了最新的TurboDisc?EPIK700?氮化鎵(GaN)金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)系統(tǒng)，結(jié)合了LED行業(yè)最高的生產(chǎn)率與最佳良率這兩大優(yōu)勢(shì)，運(yùn)營成本低，從而進(jìn)一步降低通用照明應(yīng)用的LED的制造成本。德國愛思強(qiáng)股份有限公司也重點(diǎn)介紹了AIXR6生產(chǎn)系統(tǒng)，通過提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)能從而滿足不斷增長的市場(chǎng)需求。

PVD氮化鋁設(shè)備對(duì)提高外延質(zhì)量，降低成本，提升性能都會(huì)有很大的幫助。北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司副總經(jīng)理兼PVD裝備事業(yè)部總經(jīng)理表示，無論是從耗材和時(shí)間來看，氮化鋁比MO源去生長外延能夠有更大的優(yōu)勢(shì)，而且外延的出光效率也將提升。現(xiàn)在整個(gè)業(yè)界的趨勢(shì)是往PVD 氮化鋁方向走，而且現(xiàn)在業(yè)界有非常急切氮化鋁的需求已經(jīng)得到證實(shí)。

丁培軍表示，針對(duì)PSS襯底的圖形，襯底的底寬變的越來越大，為了增加出光效率，這種情況下長M0非常難長，有的長不好，而用氮化鋁正好能解決這個(gè)問題，只要你長非常薄的氮化鋁以后，MO長起來非常容易，不管你底寬多大，現(xiàn)在長起來非常容易，這些都是得到證實(shí)的一些結(jié)果，這是業(yè)界為什么鋪氮化鋁的原因。根據(jù)業(yè)界需求，北方微電子研發(fā)了氮化鋁PVD設(shè)備。

“該技術(shù)今后應(yīng)該會(huì)比較有比較大大發(fā)展。”本次會(huì)議的主持人梁秉文表示。

長久以來，科研人員和LED生產(chǎn)商一直致力于減小LED“光效下降”帶來的損失，但并未真正導(dǎo)致該現(xiàn)象背后的真正原因。在此次會(huì)議上，LED Droop的減少的原因也得到了深入的討論，有研究表明光效隨著電流的增加而減少并不是因?yàn)閱我坏囊蛩卦斐傻模赡馨瑴囟取⑦^熱載流子、餓歇效應(yīng)等幾種不同因素的影響，例如這幾種因素都需要去改進(jìn)后才能夠減少Droop的效應(yīng)。Droop效應(yīng)的突破，在使LED器件價(jià)格下降到燈具中總成本的很低的情況下，技術(shù)研發(fā)將轉(zhuǎn)向降低LED之外其它部件的成本。

映瑞光電科技(上海)有限公司的張宇博士從InGaN材料特性，器件技術(shù)和新一代InGaN LED器件的開發(fā)來講述InGaN發(fā)光二極管材料和器件的先進(jìn)性。通過利用InGaN材料缺陷提高發(fā)光效率技術(shù)和電流阻擋層技術(shù)成功開發(fā)出新一代InGaN LED 器件-倒裝和垂直結(jié)構(gòu)芯片。該研究成果有效地提高了InGaN LED器件的發(fā)光效率，推動(dòng)了LED器件向更高性能的發(fā)展，充分體現(xiàn)了InGaN發(fā)光二極管的材料和器件的先進(jìn)性。