सब्सट्रेट सामग्री अर्धचालक प्रकाश उद्योग प्रौद्योगिकी के विकास का आधारशिला है। विभिन्न सब्सट्रेट सामग्री, विभिन्न एपिटेक्सियल ग्रोथ टेक्नोलॉजी, चिप प्रोसेसिंग टेक्नोलॉजी और डिवाइस पैकेजिंग टेक्नोलॉजी की आवश्यकता, सब्सट्रेट सामग्री अर्धचालक प्रकाश प्रौद्योगिकी के विकास को निर्धारित करती है।
सब्सट्रेट सामग्री का चयन मुख्य रूप से निम्नलिखित नौ पहलुओं पर निर्भर करता है:
अच्छा संरचनात्मक विशेषताओं, एपिटेक्सियल सामग्री और सब्सट्रेट क्रिस्टल संरचना समान या समान, जाली निरंतर बेमेल डिग्री की छोटी, अच्छी क्रिस्टलीय है, दोष घनत्व छोटा है
अच्छा इंटरफ़ेस विशेषताओं, एपिटेक्सियल सामग्री न्यूक्लेयेशन और मजबूत आसंजन के लिए अनुकूल है
रासायनिक स्थायित्व अच्छा है, तापमान और वायुमंडल के एपिटेक्सियल विकास में टूटना आसान नहीं है और जंग भी नहीं है
अच्छा तापीय प्रदर्शन, अच्छा तापीय चालकता और थर्मल प्रतिरोध सहित
अच्छा चालकता, ऊपर और नीचे संरचना बनाया जा सकता है
अच्छा ऑप्टिकल प्रदर्शन, सब्सट्रेट द्वारा उत्सर्जित प्रकाश द्वारा निर्मित कपड़े छोटा है
अच्छे यांत्रिक गुणों, उपकरण की आसान प्रक्रिया, पतली, चमकाने और काटने सहित
कम कीमत
बड़े आकार, सामान्यतः 2 इंच से कम नहीं के व्यास की आवश्यकता होती है
उपरोक्त नौ पहलुओं को पूरा करने के लिए सब्सट्रेट की पसंद बहुत मुश्किल है। इसलिए, अर्धचालक प्रकाश उत्सर्जक डिवाइस अनुसंधान और विकास और उत्पादन पर विभिन्न उपस्ट्रेट्स के अनुकूल करने के लिए वर्तमान में केवल एपिटेक्सियल ग्रोथ टेक्नोलॉजी परिवर्तन और डिवाइस प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के माध्यम से। गैलीलियम नाइट्राइड के लिए कई सबस्ट्रेट्स मौजूद हैं, लेकिन केवल दो उपस्ट्रेट्स हैं जिनका इस्तेमाल उत्पादन के लिए किया जा सकता है, अर्थात् नीलम Al2O3 और सिलिकॉन कार्बाइड SiC सबस्ट्रेट्स। तालिका 2-4 गैलियम नाइट्राइड विकास के लिए पांच substrates के प्रदर्शन की तुलना गुणात्मक है।
सब्सट्रेट सामग्री का मूल्यांकन निम्न कारकों को ध्यान में रखना चाहिए:
सब्सट्रेट और एपीटेक्सियल फिल्म मैच की संरचना: एपिटैक्सियल सामग्री और सब्सट्रेट सामग्री क्रिस्टल संरचना समान या समान, जाली निरंतर बेमेल छोटे, अच्छा क्रिस्टलीयटी, दोष घनत्व कम है;
सब्सट्रेट और एपीटेक्सियल फिल्म मैच के थर्मल विस्तार गुणांक: मैच के थर्मल विस्तार गुणांक बहुत महत्वपूर्ण है, थर्मल विस्तार गुणांक अंतर में एपीटैक्सियल फिल्म और सब्सट्रेट सामग्री एपिटेक्सियल फिल्म की गुणवत्ता को कम करने के लिए संभव नहीं है, बल्कि यह भी उपकरण काम की प्रक्रिया, गर्मी के कारण डिवाइस को नुकसान पहुंचा;
सब्सट्रेट और एपीटेक्सियल फिल्म मैच की रासायनिक स्थिरता: एपिटैक्सिअल ग्रोथ तापमान और वायुमंडल में सब्सट्रेट सामग्री की अच्छी रासायनिक स्थिरता होनी चाहिए, यह तोड़ने में आसान नहीं है और जंग, एपिटैक्सियल फिल्म के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया को कम करने के कारण नहीं हो सकता एपीटेक्सियल फिल्म की गुणवत्ता;
कठिनाई की डिग्री और लागत के स्तर की सामग्री तैयार करना: औद्योगिक विकास की जरूरतों को ध्यान में रखते हुए, सब्सट्रेट सामग्री तैयार करने की आवश्यकताओं को सरल करना, लागत को उच्च नहीं होना चाहिए। सब्सट्रेट का आकार आमतौर पर 2 इंच से कम नहीं होता है।
वर्तमान में गान-आधारित एल ई डी के लिए अधिक सब्सट्रेट सामग्री है, लेकिन वर्तमान में केवल दो उपस्ट्रेट्स हैं जिनका इस्तेमाल व्यावसायीकरण के लिए किया जा सकता है, अर्थात् नीलम और सिलिकॉन कार्बाइड सबस्ट्रेट्स। अन्य जैसे गैन, सी, जेडएनओ सब्सट्रेट अभी भी विकास के चरण में हैं, फिर भी औद्योगिकीकरण से कुछ दूरी है।
गैलियम नाइट्राइड:
गायन विकास के लिए आदर्श सब्सट्रेट गैन एकल क्रिस्टल सामग्री है, जो बहुत अधिक एपीटेक्सियल फिल्म की क्रिस्टल गुणवत्ता को बेहतर कर सकती है, अव्यवस्था घनत्व को कम कर सकती है, डिवाइस के कामकाजी जीवन में सुधार कर सकती है, चमकीले दक्षता में सुधार कर सकता है और वर्तमान घनत्व वाले डिवाइस को सुधार सकता है। हालांकि, गान एकल क्रिस्टल की तैयारी बहुत मुश्किल है, अब तक कोई प्रभावी तरीका नहीं है।
जिंक आक्साइड:
जीएनओ एपीटैक्सियल उम्मीदवार सब्सट्रेट बनने में सक्षम है, क्योंकि दोनों में एक बहुत ही आकर्षक समानता है। दोनों क्रिस्टल संरचना समान हैं, जाली की पहचान बहुत छोटी है, वर्जित बैंड की चौड़ाई करीब है (असंतत मूल्य के साथ बैंड छोटा है, संपर्क बाधा छोटा है)। हालांकि, जीएन एपीटैक्सियल सब्सट्रेट के रूप में ZnO की घातक कमजोरी गन एपिटेक्सियल ग्रोथ के तापमान और वातावरण में विघटित और कुचलना आसान है। वर्तमान में, ZnO अर्धचालक सामग्री का उपयोग ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक उपकरणों या उच्च तापमान वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए नहीं किया जा सकता है, मुख्यतः सामग्री की गुणवत्ता डिवाइस स्तर तक नहीं पहुंचती है और पी-प्रकार डोपिंग समस्या वास्तव में हल नहीं की गई है, जो ZnO- आधारित अर्धचालक सामग्री विकास उपकरण अभी तक सफलतापूर्वक विकसित नहीं हुआ है
एस शालीन:
गायन विकास के लिए सबसे आम सब्सट्रेट है Al2O3 इसका लाभ अच्छा रासायनिक स्थिरता है, दृश्यमान प्रकाश, सस्ती, अवशोषित नहीं है विनिर्माण प्रौद्योगिकी अपेक्षाकृत परिपक्व है। खराब थर्मल चालकता हालांकि डिवाइस को वर्तमान में छोटे वर्तमान कार्य में प्रदर्शित नहीं किया जा सकता, यह स्पष्ट नहीं है, लेकिन समस्या के काम के तहत उच्च-वर्तमान डिवाइस की शक्ति में बहुत महत्वपूर्ण है।
सिलिकॉन कार्बाइड:
नीलमणि में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट सामग्री के रूप में एसआईसी, गॉन एलईडी के व्यावसायिक उत्पादन के लिए कोई तीसरा सब्सट्रेट नहीं है। SiC सब्सट्रेट में अच्छी रासायनिक स्थिरता, अच्छा विद्युत चालकता, अच्छा तापीय चालकता, दृश्य प्रकाश को अवशोषित नहीं करते हैं, लेकिन पहलुओं की कमी भी बहुत महत्वपूर्ण है, जैसे कि कीमत बहुत अधिक है, क्रिस्टल गुणवत्ता को एल्वो 3 और सी हासिल करना मुश्किल है अच्छा, यांत्रिक प्रसंस्करण प्रदर्शन खराब है, इसके अलावा, 380 एनएम नीचे यूवी एल ई डी के विकास के लिए उपयुक्त नहीं यूवी प्रकाश नीचे 380 एनएम के SiC सब्सट्रेट अवशोषण ,. सीआईसी सब्सट्रेट के फायदेमंद वाहकता और तापीय चालकता के कारण, यह पावर टाइप जीएन एलईडी डिवाइस की गर्मी अपव्यय की समस्या को हल कर सकता है, इसलिए यह अर्धचालक प्रकाश प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
नीलम, सीआईसी और गाएन एपीटैक्सियल फिल्म जाली मिलान के मुकाबले बेहतर है। इसके अतिरिक्त, सीआईसी में नीली ल्यूमिनेसेंट गुण हैं, और कम प्रतिरोध सामग्री, इलेक्ट्रोड बना सकते हैं, ताकि एपिटैक्सियल फिल्म के पैकेजिंग से पहले डिवाइस को सीओसी को सब्सट्रेट सामग्री प्रतिस्पर्धा के रूप में बढ़ाने के लिए पूरी तरह से परीक्षण किया गया। चूंकि SiC के स्तरित ढांचे को आसानी से साफ़ किया जाता है, इसलिए उच्च गुणवत्ता वाले दरार सतह को सब्सट्रेट और एपीटेक्सियल फिल्म के बीच प्राप्त किया जा सकता है, जिससे डिवाइस की संरचना को सरल बनाया जा सकता है; लेकिन एक ही समय में, इसकी स्तरित संरचना के कारण, एपीटेक्सियल फिल्म में बड़ी संख्या में दोषपूर्ण कदम हैं।
चमकीले दक्षता हासिल करने का लक्ष्य, कम लागत को प्राप्त करने के लिए गाएन सब्सट्रेट के गैन के लिए आशा है, लेकिन कुशल, बड़े क्षेत्र को प्राप्त करने के लिए गान सब्सट्रेट के माध्यम से, प्राप्त करने के लिए एकल दीपक उच्च शक्ति, साथ ही साथ प्रौद्योगिकी सरलीकरण और उपज में सुधार । एक बार अर्धचालक प्रकाश एक वास्तविकता बन गया है, एडीसन के रूप में इसके महत्व गरमागरम का आविष्कार किया एक बार सब्सट्रेट और अन्य महत्वपूर्ण प्रौद्योगिकी क्षेत्रों में एक सफलता प्राप्त करने के लिए, इसकी औद्योगीकरण प्रक्रिया को काफी प्रगति की जाएगी।
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