藍(lán)寶石襯底上AIN模版產(chǎn)品性能達(dá)到新高度。近日，基于北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體研究中心多年技術(shù)積累和研究成果，中博芯成功制備出藍(lán)寶石襯底上低缺陷密度AlN模板，XRD搖擺曲線半高寬(002)面≤150 arcsec，(102)面≤ 250 arcsec，膜厚≥2μm，面內(nèi)均勻性≤ 1.5%，裂紋≤1 mm。據(jù)了解，AlGaN基UV-LED的電光轉(zhuǎn)換效率和日盲紫外探測(cè)器的暗電流強(qiáng)烈依賴于AlN外延層的質(zhì)量。在產(chǎn)業(yè)界，相比于AlN單晶襯底，藍(lán)寶石襯底上AlN模板價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，因此，高質(zhì)量AlN模板是AlGaN基UV-LED和日盲紫外探測(cè)器制備的優(yōu)選材料。

 

北京大學(xué)王新強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)及其松山湖材料實(shí)驗(yàn)室第三代半導(dǎo)體團(tuán)隊(duì)深入合作，最終在前期團(tuán)隊(duì)制備的4英寸高質(zhì)量HTA-AlN基礎(chǔ)上首次成功實(shí)現(xiàn)了4英寸表面平整無裂紋高性能UVC-LED外延片。通過對(duì)外延片及所制備LED芯片的進(jìn)一步性能測(cè)試，4英寸UVC-LED外延片/芯片展現(xiàn)出了均勻性優(yōu)異、高單色性、高發(fā)光功率等一系列優(yōu)點(diǎn)。該工作為實(shí)現(xiàn)UVC-LED與傳統(tǒng)藍(lán)光LED工藝的無縫對(duì)接鋪平了道路，能夠降低制造成本從而推動(dòng)了UVC-LED的普及。

 

北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、寬禁帶半導(dǎo)體研究中心沈波、許福軍團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新發(fā)展了一種“脫附控制超薄層外延”方法，成功解決了亞納米厚度高Al組分AlGaN外延層的可控制備難題，實(shí)現(xiàn)了厚度為3個(gè)單原子層（約為0.75 nm）的高Al組分AlGaN外延層，并在此基礎(chǔ)上制備出高質(zhì)量的p型AlGaN 短周期超晶格。同時(shí)，該方法有利于Mg原子占據(jù)Al、Ga原子脫附后產(chǎn)生的空位而并入晶格，可有效增加AlGaN外延層中Mg的摻雜濃度。基于該方法實(shí)現(xiàn)的p型AlGaN短周期超晶格（等效Al組分超過50%）的室溫空穴濃度達(dá)到8.1×1018 cm-3。變溫Hall實(shí)驗(yàn)測(cè)定其Mg受主離化能為17.5 meV, 實(shí)現(xiàn)了AlGaN中Mg離化能的大幅度降低。更為重要的是，亞納米超薄勢(shì)壘層保證了超晶格中微帶的形成，為空穴的縱向輸運(yùn)提供了通道。將該p型AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)應(yīng)用到深紫外LED器件中，器件的載流子注入效率及光提取效率（配合高反射率p型電極）均得到顯著提升，100 mA下出光功率達(dá)到17.7 mW。

 

據(jù)了解，鼎鎵半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)6英寸高功率深紫外LED外延片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生長(zhǎng)流片，并完成了工藝和配方的量產(chǎn)調(diào)試。在普通藍(lán)寶石襯底的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性的引入了全新的半導(dǎo)體材料與AlGaN材料結(jié)合的方式，通過超晶格結(jié)構(gòu)使用兩類半導(dǎo)體化合物材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，克服了大尺寸深紫外外延片在重鋁摻雜的情況下容易出現(xiàn)的晶格失配的缺陷，突破了傳統(tǒng)AlGaN外延PIN結(jié)構(gòu)的限制，實(shí)現(xiàn)了6寸外延生產(chǎn)工藝的突破。

日本三重大學(xué)宣布，目前三宅英人教授團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出發(fā)光效率到8%的紫外LED產(chǎn)品，預(yù)計(jì)成本可降低至傳統(tǒng)的十分之一左右，有望應(yīng)用于家電產(chǎn)品。

 

最近，廈門大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種倒棱錐/臺(tái)狀人工納米結(jié)構(gòu)，有效突破傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)中出射光錐角較小這一限制，大幅提高深紫外光的提取效率。研究表明，引入晶面可控的倒棱錐/臺(tái)狀結(jié)構(gòu)后，TM 和 TE 偏振光相比于平面結(jié)構(gòu)分別增強(qiáng)了 5.6 倍和 1.1 倍，深紫外 234 nm 波長(zhǎng)處的總發(fā)光強(qiáng)度提高了近 2 倍。該研究工作為提高深紫外短波發(fā)光器件的效率提供了新思路，并有望拓展到微小尺寸 LED、深紫外探測(cè)器等光電器件。

 

中科潞安“氮化鎵基高效深紫外LED芯片技術(shù)”項(xiàng)目屬于山西省科技重大專項(xiàng)，主要是系統(tǒng)研究氮化鋁模板材料的制備工藝，提出了高效P型摻雜新方法，突破了極化誘導(dǎo)摻雜、濺射退火氮化鋁模板和基于芯片微納結(jié)構(gòu)的高效光提取等關(guān)鍵技術(shù)，深紫外LED芯片的出光效率大幅提升。經(jīng)第三方檢測(cè)，制備的深紫外LED燈珠發(fā)光波長(zhǎng)小于275nm，內(nèi)量子效率達(dá)到48.13%，光功率達(dá)到46.39mW，實(shí)現(xiàn)了深紫外LED芯片、燈珠及應(yīng)用產(chǎn)品批量化生產(chǎn)和銷售。

 

據(jù)悉，中科潞安大功率LED芯片光功率已突破120mW。據(jù)資料介紹，中科潞安45*45mil大功率LED芯片，在外延結(jié)構(gòu)優(yōu)化、初始版圖設(shè)計(jì)、電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電極歐姆接觸驗(yàn)證及多工段的工藝優(yōu)化等方面，均做了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及技術(shù)攻關(guān)，尤其較為關(guān)鍵的p型AlGaN和芯片電極經(jīng)持續(xù)優(yōu)化、改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了光電性能的大幅躍升。該大功率LED芯片，經(jīng)國(guó)內(nèi)權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果顯示，在注入電流350mA的條件下，輸出光功率可達(dá)88.39mW，工作電壓5.71V；在注入電流500mA的條件下，輸出光功率可達(dá)122.82mW，工作電壓5.90V；飽和電流可達(dá)1860mA，已可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。

 

華引芯透露了其UVC-LED進(jìn)度，依托其本身的芯片和封裝技術(shù)，重點(diǎn)攻克UVC-LED光效低的關(guān)鍵技術(shù)痛點(diǎn)，HGC--UVC-LED的WPE已超過5%。據(jù)悉，華引芯采用高導(dǎo)熱ALN陶瓷支架，穩(wěn)定可靠的共晶焊接工藝，器件有效壽命＞30000h，功耗相比傳統(tǒng)紫外光源降低70%。

 

韓國(guó)Photon Wave （PW）產(chǎn)品涵蓋255nm-315nm波段，輸出100-120mW功率的48mil*48mil芯片已正式產(chǎn)出，產(chǎn)品WPE正以每季度持續(xù)快速提升。

 

近期深紫科技通過外延底層優(yōu)化及核心層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、芯片新型p型透明電極及特殊反射電極設(shè)計(jì)，成功研制出單顆光輸出功率140mW以上的大功率芯片。據(jù)資料顯示，該款單芯尺寸為45*45mil，在注入電流350mA的條件下，單芯光輸出功率104.54mW，其工作電壓在5.79V；在注入電流500mA的條件下，單芯光輸出功率可達(dá)143.43mW。同時(shí)該款產(chǎn)品老化性能測(cè)試方面，在350mA驅(qū)動(dòng)下，該芯片持續(xù)點(diǎn)亮1000小時(shí)，光功率維持率仍在90%以上，預(yù)估L70壽命可超過10000小時(shí)。目前，該款產(chǎn)品已進(jìn)入批量供貨階段。

 

至芯半導(dǎo)體（杭州）有限公司對(duì)外公布，在日盲深紫外器件方面取得突破，單顆45mil*45mil芯片的發(fā)射功率達(dá)到了210mW。據(jù)了解，該大功率紫外器件，經(jīng)權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，在注入電流500mA的條件下，峰值波長(zhǎng)271nm，輸出光功率達(dá)到209.59mW，因此UVC芯片在殺菌效率方面達(dá)到新的高度。對(duì)于光電轉(zhuǎn)換率，此前其透露2022年上半年將實(shí)現(xiàn)紫外芯片WPE超過5%的水平，同時(shí)下半年將WPE提升至8%，并指出中期目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)紫外發(fā)射芯片WPE超過10%。同時(shí)開發(fā)出高靈敏度的日盲探測(cè)芯片，更遠(yuǎn)期目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)日盲光通信的應(yīng)用。

 

為了進(jìn)一步降低設(shè)備成本和提高產(chǎn)能，中晟光電新推出配置 4 個(gè)反應(yīng)腔的ProMaxy® UV 的機(jī)型，該機(jī)型既可每腔獨(dú)立外延生產(chǎn)深紫外 LED 全結(jié)構(gòu)，也能分腔集成外延生產(chǎn) AlN 基板和 LED 結(jié)構(gòu)。中晟光電介紹，ProMaxy® UV 產(chǎn)品及新技術(shù)的突破已獲得國(guó)內(nèi)客戶和市場(chǎng)的認(rèn)可，據(jù)悉，目前國(guó)內(nèi)多家客戶均已采用了中晟光電新的 MOCVD 技術(shù)，在生產(chǎn)中可獲得如表面特征 Rq<0.5nm，邊緣裂紋控制在<2mm的高質(zhì)量、低成本的 AlN 基板，已成為 2020 年以來深紫外LED 產(chǎn)能擴(kuò)充和技術(shù)研發(fā)的主要機(jī)型。特別是ProMaxy® UV 相關(guān)產(chǎn)品在2020年8月后陸續(xù)發(fā)貨多家，并于2021年進(jìn)行裝機(jī)驗(yàn)證，且獲得了上海市高新技術(shù)成功轉(zhuǎn)化項(xiàng)目證書。

(來源：材料深一度)