Світлодіоди освітлюють наш світ, і в основі кожного високопродуктивного світлодіода лежитьепітаксіальна пластина— критично важливий компонент, який визначає його яскравість, колір та ефективність. Оволодіваючи наукою епітаксіального росту, виробники відкривають нові можливості для енергозберігаючих та економічно ефективних рішень у сфері освітлення.
1. Розумніші методи зростання для більшої ефективності
Сьогоднішній стандартний двоетапний процес вирощування, хоча й ефективний, обмежує масштабованість. Більшість комерційних реакторів вирощують лише шість пластин на партію. Галузь зміщується в бік:
- Реактори великої потужностіякі обробляють більше пластин, скорочуючи витрати та підвищуючи пропускну здатність.
- Високоавтоматизовані машини для виготовлення окремих пластиндля чудової стабільності та повторюваності.
2. HVPE: швидкий шлях до високоякісних субстратів
Гідридна парофазна епітаксія (HVPE) швидко створює товсті шари GaN з меншою кількістю дефектів, що ідеально підходять як підкладки для інших методів вирощування. Ці окремостоячі плівки GaN можуть навіть конкурувати з об'ємними кристалами GaN. Загвоздка? Товщину важко контролювати, а хімічні речовини можуть з часом погіршити якість обладнання.
3. Бічний ріст: гладкіші кристали, краще освітлення
Ретельно формуючи пластину за допомогою масок та вікон, виробники спрямовують зростання GaN не лише вгору, але й убік. Ця «латеральна епітаксія» заповнює прогалини меншою кількістю дефектів, створюючи бездоганнішу кристалічну структуру для високоефективних світлодіодів.
4. Пендеоепітаксія: Дозвіл кристалам плавати
Ось дещо захопливе: інженери вирощують GaN на високих колонах, а потім дозволяють йому «перемоститися» через порожній простір. Таке плаваюче зростання усуває значну частину напруги, спричиненої невідповідними матеріалами, що призводить до появи міцніших і чистіших кристалічних шарів.
5. Освітлення УФ-спектру
Нові матеріали просувають світлодіодне випромінювання глибше в ультрафіолетовий діапазон. Чому це важливо? Ультрафіолетове світло може активувати вдосконалені люмінофори з набагато вищою ефективністю, ніж традиційні варіанти, відкриваючи шлях до білих світлодіодів наступного покоління, які є одночасно яскравішими та енергоефективнішими.
6. Багатоквантові чіпи свердловин: колір зсередини
Замість того, щоб поєднувати різні світлодіоди для отримання білого світла, чому б не виростити все це в одному? Чіпи з багатоквантовими ямами (MQW) роблять саме це, вбудовуючи шари, які випромінюють різні довжини хвиль, змішуючи світло безпосередньо всередині чіпа. Це ефективно, компактно та елегантно, хоча й складно у виробництві.
7. Переробка світла за допомогою фотоніки
Sumitomo та Бостонський університет показали, що накладання таких матеріалів, як ZnSe та AlInGaP, на сині світлодіоди може «переробляти» фотони в повний білий спектр. Ця розумна техніка нашарування відображає захопливе поєднання матеріалознавства та фотоніки в сучасному дизайні світлодіодів.
Як виготовляються епітаксіальні пластини на світлодіодах
Від підкладки до чіпа, ось спрощений шлях:
- Фаза зростання:Підкладка → Конструкція → Буфер → N-GaN → MQW → P-GaN → Відпал → Контроль
- Фаза виготовлення:Маскування → Літографія → Травлення → N/P електроди → Нарізка кубиками → Сортування
Цей ретельний процес гарантує, що кожен світлодіодний чіп забезпечить продуктивність, на яку ви можете розраховувати, незалежно від того, чи освітлює він ваш екран, чи ваше місто.
Час публікації: 08 липня 2025 р.