Nga parimi i funksionimit të LED-ve, është e qartë se materiali i pllakës epitaksiale është përbërësi kryesor i një LED-i. Në fakt, parametrat kryesorë optoelektronikë, siç janë gjatësia e valës, shkëlqimi dhe tensioni i drejtpërdrejtë, përcaktohen kryesisht nga materiali epitaksial. Teknologjia dhe pajisjet e pllakës epitaksiale janë kritike për procesin e prodhimit, me Depozitimin Kimik të Avujve Metal-Organikë (MOCVD) që është metoda kryesore për rritjen e shtresave të holla monokristalesh të përbërjeve III-V, II-VI dhe lidhjeve të tyre. Më poshtë janë disa trende të ardhshme në teknologjinë e pllakës epitaksiale LED.
1. Përmirësimi i Procesit të Rritjes me Dy Hapa
Aktualisht, prodhimi komercial përdor një proces rritjeje me dy hapa, por numri i substrateve që mund të ngarkohen menjëherë është i kufizuar. Ndërsa sistemet me 6 pllaka janë të zhvilluara, makinat që trajtojnë rreth 20 pllaka janë ende në zhvillim e sipër. Rritja e numrit të pllakave shpesh çon në uniformitet të pamjaftueshëm në shtresat epitaksiale. Zhvillimet e ardhshme do të përqendrohen në dy drejtime:
- Zhvillimi i teknologjive që lejojnë ngarkimin e më shumë substrateve në një dhomë të vetme reagimi, duke i bërë ato më të përshtatshme për prodhim në shkallë të gjerë dhe ulje të kostos.
- Avancimi i pajisjeve me një pllakë të vetme, shumë të automatizuara dhe të përsëritshme.
2. Teknologjia e Epitaksisë së Fazës së Avullit Hidrid (HVPE)
Kjo teknologji mundëson rritjen e shpejtë të filmave të trashë me dendësi të ulët zhvendosjeje, të cilët mund të shërbejnë si substrate për rritjen homoepitaksiale duke përdorur metoda të tjera. Përveç kësaj, filmat GaN të ndarë nga substrati mund të bëhen alternativa ndaj çipave me kristal të vetëm GaN në masë. Megjithatë, HVPE ka disavantazhe, të tilla si vështirësia në kontrollin e saktë të trashësisë dhe gazrat e reagimit korroziv që pengojnë përmirësimin e mëtejshëm të pastërtisë së materialit GaN.
HVPE-GaN i dopuar me Si
(a) Struktura e reaktorit HVPE-GaN të dopuar me Si; (b) Imazh i HVPE-GaN të dopuar me Si me trashësi 800 μm;
(c) Shpërndarja e përqendrimit të bartësit të lirë përgjatë diametrit të HVPE-GaN të dopuar me Si
3. Teknologjia e Rritjes Selektive Epitaksiale ose e Rritjes Laterale Epitaksiale
Kjo teknikë mund të zvogëlojë më tej dendësinë e zhvendosjeve dhe të përmirësojë cilësinë e kristalit të shtresave epitaksiale të GaN. Procesi përfshin:
- Depozitimi i një shtrese GaN në një substrat të përshtatshëm (safir ose SiC).
- Depozitimi i një shtrese maske polikristaline SiO₂ sipër.
- Përdorimi i fotolitografisë dhe gdhendjes për të krijuar dritare GaN dhe shirita maskash SiO₂.Gjatë rritjes pasuese, GaN rritet fillimisht vertikalisht në dritare dhe pastaj anash mbi shiritat SiO₂.
Pllaka GaN-on-Sapphire e XKH-së
4. Teknologjia Pendeo-Epitaksi
Kjo metodë zvogëlon ndjeshëm defektet e rrjetës së shkaktuara nga mospërputhja e rrjetës dhe termike midis substratit dhe shtresës epitaksiale, duke përmirësuar më tej cilësinë e kristalit GaN. Hapat përfshijnë:
- Rritja e një shtrese epitaksiale GaN në një substrat të përshtatshëm (6H-SiC ose Si) duke përdorur një proces me dy hapa.
- Kryerja e gdhendjes selektive të shtresës epitaksiale deri në substrat, duke krijuar struktura alternative të shtyllave (GaN/tampon/substrat) dhe kanaleve.
- Rritja e shtresave shtesë të GaN, të cilat shtrihen anash nga muret anësore të shtyllave origjinale të GaN, të pezulluara mbi llogore.Meqenëse nuk përdoret maskë, kjo shmang kontaktin midis GaN dhe materialeve të maskës.
Pllaka GaN-on-Silicon e XKH-së
5. Zhvillimi i materialeve epitaksiale UV LED me gjatësi vale të shkurtër
Kjo hedh një themel të fortë për LED-et e bardha me bazë fosfori të ngacmuara nga rrezet UV. Shumë fosforë me efikasitet të lartë mund të ngacmohen nga drita UV, duke ofruar efikasitet më të lartë ndriçues sesa sistemi aktual YAG:Ce, duke përmirësuar kështu performancën e LED-eve të bardha.
6. Teknologjia e Çipit të Puseve Shumëkuantike (MQW)
Në strukturat MQW, papastërti të ndryshme dopohen gjatë rritjes së shtresës që lëshon dritë për të krijuar puse kuantike të ndryshme. Rekombinimi i fotoneve të emetuara nga këto puse prodhon dritë të bardhë direkt. Kjo metodë përmirëson efikasitetin ndriçues, zvogëlon kostot dhe thjeshton paketimin dhe kontrollin e qarkut, megjithëse paraqet sfida më të mëdha teknike.
7. Zhvillimi i Teknologjisë së “Riciklimit të Fotoneve”
Në janar të vitit 1999, Sumitomo e Japonisë zhvilloi një LED të bardhë duke përdorur material ZnSe. Teknologjia përfshin rritjen e një filmi të hollë CdZnSe në një substrat monokristali ZnSe. Kur elektrizohet, filmi lëshon dritë blu, e cila bashkëvepron me substratin ZnSe për të prodhuar dritë të verdhë plotësuese, duke rezultuar në dritë të bardhë. Në mënyrë të ngjashme, Qendra e Kërkimeve Fotonike e Universitetit të Bostonit vendosi një përbërës gjysmëpërçues AlInGaP në një LED blu GaN për të gjeneruar dritë të bardhë.
8. Rrjedha e procesit të fletëve LED Epitaksiale
① Prodhimi i pllakave epitaksiale:
Substrati → Projektimi strukturor → Rritja e shtresës tampon → Rritja e shtresës GaN të tipit N → Rritja e shtresës që lëshon dritë MQW → Rritja e shtresës GaN të tipit P → Pjekja → Testimi (fotolumineshenca, rreze X) → Pllaka epitaksiale
② Prodhimi i çipave:
Napolit epitaksial → Projektim dhe prodhim maske → Fotolitografi → Gdhendje jonike → Elektrodë e tipit N (depozitim, pjekje, gdhendje) → Elektrodë e tipit P (depozitim, pjekje, gdhendje) → Prerje në kubikë → Inspektim dhe gradim i çipave.
Pllaka GaN-on-SiC e ZMSH-së
Koha e postimit: 25 korrik 2025