Основная структура эпитаксиальных слоев светодиодов на основе GaN

Базовая структура эпитаксиальных слоев светодиодов на основе GaN

01 Введение

Структура эпитаксиального слоя светодиодов на основе нитрида галлия (GaN) является ключевым фактором, определяющим производительность устройства, требующим тщательного рассмотрения качества материала, эффективности инжекции носителей, эффективности люминесценции и управления тепловым режимом. С развитием рыночного спроса на более высокую эффективность, выход продукции и пропускную способность, эпитаксиальная технология продолжает развиваться. Хотя основные производители используют схожие базовые структуры, ключевые различия заключаются в нюансированных оптимизациях, отражающих возможности исследований и разработок. Ниже представлен обзор наиболее распространенной эпитаксиальной структуры светодиодов GaN.

02 Обзор эпитаксиальной структуры

Последовательно выращенные на подложке, эпитаксиальные слои обычно включают:

1. Буферный слой

2. Нелегированный слой GaN (опционально слой n-типа AlGaN)

3. Слой GaN n-типа

4. Слаболегированный слой GaN n-типа

5. Слой для снятия напряжения

6. Многоквантовая яма (MQW)

7. Электронный блокирующий слой (EBL) AlGaN

8. Низкотемпературный слой GaN p-типа

9. Высокотемпературный слой GaN p-типа

10. Поверхностный контактный слой

Общие эпитаксиальные структуры светодиодов GaN

Подробные функции слоев

1）Буферный слой

Выращивается при температуре 500–800°C с использованием бинарных (GaN/AlN) или тройных (AlGaN) материалов.

Назначение: Смягчает несоответствие решетки между подложкой (например, сапфиром) и эпитаксиальными слоями для уменьшения дефектов.

Тенденция отрасли: Большинство производителей теперь предварительно наносят AlN методом PVD-распыления перед ростом MOCVD для повышения производительности.

2）Нелегированный слой GaN

Двухстадийный рост: начальные 3D-островки GaN с последующей высокотемпературной 2D-планаризацией GaN.

Результат: Обеспечивает атомно гладкие поверхности для последующих слоев.

3）Слой GaN n-типа

Легированный Si (8×10¹⁸–2×10¹⁹ см⁻³ ) для подачи электронов.

Расширенный вариант: Некоторые конструкции вставляют межслой n-AlGaN для фильтрации дислокаций прорастания.

4）Слаболегированный слой n-GaN

Более низкое легирование (1×10¹⁸–2×10¹⁸ см⁻³) создает область высокого сопротивления для распространения тока.

Преимущества: Улучшает вольтамперные характеристики и однородность люминесценции.

5）Слой для снятия напряжения

Переходный слой на основе InGaN с градиентным составом In (между уровнями GaN и MQW).

Варианты конструкции: Сверхрешетки или структуры мелких ям для постепенного устранения напряжения решетки.

6）MQW (Многоквантовая яма)

Периодические стопки InGaN/GaN (например, 5–15 пар) для радиационной рекомбинации.

Оптимизация: Барьеры GaN, легированные Si, снижают рабочее напряжение и повышают яркость.

последние новости компании о базовой структуре эпитаксиальных слоев светодиодов на основе GaN 2

7）Электронный блокирующий слой (EBL) AlGaN

Барьер с высокой шириной запрещенной зоны для удержания электронов внутри MQW, повышающий эффективность рекомбинации.

8）Низкотемпературный слой p-GaN

Слой, легированный Mg, выращенный немного выше температуры MQW для:

Усиления инжекции дырок

Защиты MQW от последующего высокотемпературного повреждения

9）Высокотемпературный слой p-GaN

Выращивается при температуре ~950°C для:

Подачи дырок

Планирования V-ям, распространяющихся от MQW

Снижения токов утечки

10）Поверхностный контактный слой

Сильно легированный Mg GaN для формирования омического контакта с металлическими электродами, минимизирующий рабочее напряжение.

03 Заключение

Эпитаксиальная структура светодиодов GaN является примером синергии между материаловедением и физикой приборов, где каждый слой критически влияет на электрооптические характеристики. Будущие достижения будут сосредоточены на дефектной инженерии, управлении поляризацией и новых методах легирования для расширения границ эффективности и обеспечения новых применений.

Являясь пионером в области эпитаксиальной технологии светодиодов на основе нитрида галлия (GaN), ZMSH разработала передовые эпитаксиальные решения GaN-on-sapphire и GaN-on-SiC, используя запатентованные системы MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) и прецизионное управление тепловым режимом для поставки высокопроизводительных светодиодных пластин с плотностью дефектов ниже 10⁶ см⁻² и контролем равномерности толщины в пределах ±1,5%. Наши настраиваемые подложки, включая GaN-on-sapphire, синий сапфир, карбид кремния и металлические композитные подложки, обеспечивают индивидуальные решения для сверхярких светодиодов, микро-светодиодных дисплеев, автомобильного освещения и применений UV-C. Интегрируя оптимизацию процессов на основе искусственного интеллекта и сверхбыстрый отжиг импульсным лазером, мы достигаем95% надежности, подтвержденной сертификатами автомобильного класса (AEC-Q101) и масштабируемостью массового производства для подсветки 5G, оптики AR/VR и устройств промышленного Интернета вещей.

Ниже представлены подложка GaN и сапфировая пластина от ZMSH:

* Пожалуйста, свяжитесь с нами по любым вопросам авторского права, и мы оперативно их решим.