LED எபிடாக்சியல் வேஃபர்களின் தொழில்நுட்பக் கோட்பாடுகள் மற்றும் செயல்முறைகள்

LED-களின் செயல்பாட்டுக் கொள்கையிலிருந்து, எபிடாக்சியல் வேஃபர் பொருள் ஒரு LED-யின் முக்கிய கூறு என்பது தெளிவாகிறது. உண்மையில், அலைநீளம், பிரகாசம் மற்றும் முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் போன்ற முக்கிய ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் அளவுருக்கள் பெரும்பாலும் எபிடாக்சியல் பொருளால் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. எபிடாக்சியல் வேஃபர் தொழில்நுட்பம் மற்றும் உபகரணங்கள் உற்பத்தி செயல்முறைக்கு முக்கியமானவை, உலோக-கரிம வேதியியல் நீராவி படிவு (MOCVD) III-V, II-VI சேர்மங்களின் மெல்லிய ஒற்றை-படிக அடுக்குகள் மற்றும் அவற்றின் உலோகக் கலவைகளை வளர்ப்பதற்கான முதன்மை முறையாகும். LED எபிடாக்சியல் வேஃபர் தொழில்நுட்பத்தில் சில எதிர்கால போக்குகள் கீழே உள்ளன.

1. இரண்டு-படி வளர்ச்சி செயல்முறையின் மேம்பாடு

தற்போது, வணிக உற்பத்தி இரண்டு-படி வளர்ச்சி செயல்முறையைப் பயன்படுத்துகிறது, ஆனால் ஒரே நேரத்தில் ஏற்றக்கூடிய அடி மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை குறைவாகவே உள்ளது. 6-வேஃபர் அமைப்புகள் முதிர்ச்சியடைந்திருந்தாலும், சுமார் 20 வேஃபர்களைக் கையாளும் இயந்திரங்கள் இன்னும் வளர்ச்சியில் உள்ளன. வேஃபர்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது பெரும்பாலும் எபிடாக்சியல் அடுக்குகளில் போதுமான சீரான தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது. எதிர்கால மேம்பாடுகள் இரண்டு திசைகளில் கவனம் செலுத்தும்:

• ஒரே வினை அறையில் அதிக அடி மூலக்கூறுகளை ஏற்ற அனுமதிக்கும் தொழில்நுட்பங்களை உருவாக்குதல், அவை பெரிய அளவிலான உற்பத்தி மற்றும் செலவுக் குறைப்புக்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக ஆக்குகின்றன.
• மிகவும் தானியங்கி, மீண்டும் மீண்டும் செய்யக்கூடிய ஒற்றை-வேஃபர் உபகரணங்களை மேம்படுத்துதல்.

2. ஹைட்ரைடு வேப்பர் பேஸ் எபிடாக்ஸி (HVPE) தொழில்நுட்பம்

இந்த தொழில்நுட்பம் குறைந்த இடப்பெயர்வு அடர்த்தி கொண்ட தடிமனான படலங்களின் விரைவான வளர்ச்சியை செயல்படுத்துகிறது, இது மற்ற முறைகளைப் பயன்படுத்தி ஹோமோபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு அடி மூலக்கூறுகளாக செயல்படும். கூடுதலாக, அடி மூலக்கூறிலிருந்து பிரிக்கப்பட்ட GaN படலங்கள் மொத்த GaN ஒற்றை-படிக சில்லுகளுக்கு மாற்றாக மாறக்கூடும். இருப்பினும், HVPE குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது துல்லியமான தடிமன் கட்டுப்பாட்டில் சிரமம் மற்றும் GaN பொருள் தூய்மையில் மேலும் முன்னேற்றத்தைத் தடுக்கும் அரிக்கும் எதிர்வினை வாயுக்கள்.

சை-டோப் செய்யப்பட்ட HVPE-GaN

(அ) Si-டோப் செய்யப்பட்ட HVPE-GaN உலையின் அமைப்பு; (ஆ) 800 μm- தடிமன் கொண்ட Si-டோப் செய்யப்பட்ட HVPE-GaN இன் படம்;

(c) Si-doped HVPE-GaN இன் விட்டம் முழுவதும் இலவச கேரியர் செறிவின் பரவல்

3. தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி அல்லது பக்கவாட்டு எபிடாக்சியல் வளர்ச்சி தொழில்நுட்பம்

இந்த நுட்பம் இடப்பெயர்வு அடர்த்தியை மேலும் குறைத்து GaN எபிடாக்சியல் அடுக்குகளின் படிக தரத்தை மேம்படுத்தும். இந்த செயல்முறை பின்வருவனவற்றை உள்ளடக்கியது:

• பொருத்தமான அடி மூலக்கூறில் (சபையர் அல்லது SiC) GaN அடுக்கைப் படித்தல்.
• மேலே ஒரு பாலிகிரிஸ்டலின் SiO₂ முகமூடி அடுக்கைப் படித்தல்.
• GaN சாளரங்கள் மற்றும் SiO₂ முகமூடி கீற்றுகளை உருவாக்க ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி மற்றும் எட்ச்சிங்கைப் பயன்படுத்துதல்.அடுத்தடுத்த வளர்ச்சியின் போது, GaN முதலில் ஜன்னல்களில் செங்குத்தாகவும் பின்னர் SiO₂ கீற்றுகளின் மீது பக்கவாட்டாகவும் வளரும்.

XKH இன் GaN-ஆன்-சபையர் வேஃபர்

4. பெண்டியோ-எபிடாக்ஸி தொழில்நுட்பம்

இந்த முறை, அடி மூலக்கூறு மற்றும் எபிடாக்சியல் அடுக்குக்கு இடையேயான லேட்டிஸ் மற்றும் வெப்ப பொருத்தமின்மையால் ஏற்படும் லேட்டிஸ் குறைபாடுகளை கணிசமாகக் குறைத்து, GaN படிக தரத்தை மேலும் மேம்படுத்துகிறது. படிகளில் பின்வருவன அடங்கும்:

• இரண்டு-படி செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி பொருத்தமான அடி மூலக்கூறில் (6H-SiC அல்லது Si) GaN எபிடாக்சியல் அடுக்கை வளர்ப்பது.
• மாற்று தூண் (GaN/தாங்கல்/அடி மூலக்கூறு) மற்றும் அகழி கட்டமைப்புகளை உருவாக்குவதன் மூலம், அடி மூலக்கூறு வரை எபிடாக்சியல் அடுக்கின் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொறிப்பைச் செய்தல்.
• அசல் GaN தூண்களின் பக்கவாட்டுச் சுவர்களிலிருந்து பக்கவாட்டில் நீண்டு, அகழிகளுக்கு மேல் தொங்கவிடப்பட்ட கூடுதல் GaN அடுக்குகளை வளர்ப்பது.முகமூடி பயன்படுத்தப்படாததால், இது GaN மற்றும் முகமூடி பொருட்களுக்கு இடையேயான தொடர்பைத் தவிர்க்கிறது.

XKH இன் GaN-ஆன்-சிலிக்கான் வேஃபர்

5. குறுகிய அலைநீள UV LED எபிடாக்சியல் பொருட்களின் வளர்ச்சி

இது UV-உற்சாகப்படுத்தப்பட்ட பாஸ்பர் அடிப்படையிலான வெள்ளை LED களுக்கு ஒரு உறுதியான அடித்தளத்தை அமைக்கிறது. பல உயர்-செயல்திறன் பாஸ்பர்களை UV ஒளியால் தூண்ட முடியும், தற்போதைய YAG:Ce அமைப்பை விட அதிக ஒளிரும் செயல்திறனை வழங்குகிறது, இதன் மூலம் வெள்ளை LED செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

6. மல்டி-குவாண்டம் கிணறு (MQW) சிப் தொழில்நுட்பம்

MQW கட்டமைப்புகளில், ஒளி உமிழும் அடுக்கின் வளர்ச்சியின் போது வெவ்வேறு அசுத்தங்கள் டோப் செய்யப்பட்டு மாறுபட்ட குவாண்டம் கிணறுகளை உருவாக்குகின்றன. இந்த கிணறுகளிலிருந்து வெளிப்படும் ஃபோட்டான்களின் மறுசீரமைப்பு நேரடியாக வெள்ளை ஒளியை உருவாக்குகிறது. இந்த முறை ஒளிரும் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது, செலவுகளைக் குறைக்கிறது மற்றும் பேக்கேஜிங் மற்றும் சுற்று கட்டுப்பாட்டை எளிதாக்குகிறது, இருப்பினும் இது அதிக தொழில்நுட்ப சவால்களை முன்வைக்கிறது.

7. "ஃபோட்டான் மறுசுழற்சி" தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சி

ஜனவரி 1999 இல், ஜப்பானின் சுமிடோமோ நிறுவனம் ZnSe பொருளைப் பயன்படுத்தி ஒரு வெள்ளை LED ஐ உருவாக்கியது. இந்த தொழில்நுட்பம் ஒரு ZnSe ஒற்றை-படிக அடி மூலக்கூறில் ஒரு CdZnSe மெல்லிய படலத்தை வளர்ப்பதை உள்ளடக்கியது. மின்மயமாக்கப்படும்போது, படலம் நீல ஒளியை வெளியிடுகிறது, இது ZnSe அடி மூலக்கூறுடன் தொடர்பு கொண்டு நிரப்பு மஞ்சள் ஒளியை உருவாக்குகிறது, இதன் விளைவாக வெள்ளை ஒளி வருகிறது. இதேபோல், பாஸ்டன் பல்கலைக்கழகத்தின் ஃபோட்டானிக்ஸ் ஆராய்ச்சி மையம் வெள்ளை ஒளியை உருவாக்க ஒரு நீல GaN-LED இல் ஒரு AlInGaP குறைக்கடத்தி கலவையை அடுக்கி வைத்தது.

8. LED எபிடாக்சியல் வேஃபர் செயல்முறை ஓட்டம்

① எபிடாக்சியல் வேஃபர் ஃபேப்ரிகேஷன்:
அடி மூலக்கூறு → கட்டமைப்பு வடிவமைப்பு → தாங்கல் அடுக்கு வளர்ச்சி → N-வகை GaN அடுக்கு வளர்ச்சி → MQW ஒளி-உமிழும் அடுக்கு வளர்ச்சி → P-வகை GaN அடுக்கு வளர்ச்சி → அனீலிங் → சோதனை (ஃபோட்டோலுமினென்சென்ஸ், எக்ஸ்-ரே) → எபிடாக்சியல் வேஃபர்

② சிப் ஃபேப்ரிகேஷன்:
எபிடாக்சியல் வேஃபர் → முகமூடி வடிவமைப்பு மற்றும் உற்பத்தி → ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி → அயன் பொறித்தல் → N-வகை மின்முனை (படிவு, அனீலிங், பொறித்தல்) → P-வகை மின்முனை (படிவு, அனீலிங், பொறித்தல்) → டைசிங் → சிப் ஆய்வு மற்றும் தரப்படுத்தல்.

ZMSH இன் GaN-on-SiC வேஃபர்