GaN ベースの LED エピタキシアル層の基本構造
01 紹介
ガリウムナイトリド (GaN) ベースのLEDの上軸層構造は,デバイスの性能の主要な決定要因であり,材料の質,キャリア注射効率,発光効率効率,出力,流量向上の市場需要が 進化するにつれて,エピタキシアル技術が 進歩し続けています.主流の製造業者は同様の基礎構造を採用している一方で鍵となる違いは,研究開発能力を反映する微妙な最適化にあります.下記は最も一般的なGaN LEDの表軸構造の概要です.
02 エピタキシア構造概要
基板に順序的に生長し,上軸層には,通常以下が含まれます.
1バッファー層
2. 無ドーピングされたGaN層 ((オプションのn型AlGaN層)
3N型ガナシウム層
4軽くドーピングされたn型GaN層
5ストレスを軽減する層
6複数の量子井戸 (MQW) 層
7アルガン電子ブロック層 (EBL)
8低温 p型ガナ層
9高温 p 型 GaN 層
10表面接触層
一般的なGaN LED エピタキシアル構造
層の詳細な機能
1) バッファー層
500~800°Cで二次 (GaN/AlN) または三次 (AlGaN) 材料を用いて栽培する.
目的:欠陥を減らすために基板 (例えば,サファイア) とエピレイヤー間の格子不一致を軽減する.
産業動向:ほとんどの製造業者は,生産量を向上させるために,MOCVDの成長前にPVDスプッタリングによってAlNを事前貯蔵しています.
2) 塩基化されていないガノ酸層
2段階の成長:初期3DGaN島が続いて高温2DGaN平面化.
結果: 原子的に滑らかな表面を 次の層に提供します
(3) N型ガナ層
電子供給のためにSiドーピング (8×1018 ∼2×1019 cm−3)
先進オプション:一部の設計では,スレッドリングの外れをフィルターするためにn-AlGaNインターレイヤーを挿入する.
4) 軽くドーピングされたn-GaN層
低ドーピング (1×1018 ∼2×1018 cm−3) は,電流を拡散する高抵抗領域を作り出します.
利点:電圧特性と発光均一性を向上させる.
5) ストレンスリレーフ層
InGaNベースの移行層で,In組成が分別されている (GaNとMQWレベルの間).
設計変形: 格子圧縮を徐々に収納するための超格子または浅井構造.
6)MQW (複数量子井戸)
InGaN/GaN周期スタック (例えば,515ペア) を放射性再結合のために用いる.
最適化:SiドーピングされたGaNバリアは,動作電圧を軽減し,明るさを向上させる.
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7)AlGaN電子遮断層 (EBL)
MQW内に電子を閉じ込め,再結合効率を高めます
8) 低温 p-GaN 層
MQW温度よりわずかに高くなって:
穴の注入を強化する
MQW を高温による損傷から保護する
9) 高温 p-GaN 層
温度は~950°Cで:
供給穴
MQWから繁殖する平面化V穴
漏れ電流を減らす
10) 表面接触層
金属電極とのオム接触形成のために重量MgドーピングされたGaN,動作電圧を最小限に抑える.
03 結論
GaN LEDの表軸構造は,材料科学とデバイス物理学との間の相乗効果を例示しており,各層が電光性能に重大な影響を与える.将来の進歩は,欠陥工学に焦点を当てます効率の限界を押し広げ,新たな応用を可能にします.
ガリウムナイトリド (GaN) LED上位軸技術における先駆者として,ZMSHは先駆的なGaN-on-サファイアとGaN-on-SiC上位軸ソリューションを開発しました. leveraging proprietary MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) systems and precision thermal management to deliver high-performance LED wafers with defect densities below 10⁶ cm⁻² and uniform thickness control within ±1.5% 超高明るさのLED,マイクロLEDディスプレイのためのカスタマイズ可能なソリューションを可能にする,AI駆動のプロセス最適化と超高速パルスレーザー焼却を統合することで <3%の波長シフトと>95%の信頼性を達成します自動車級認証 (AEC-Q101) と5Gバックライトの大量生産拡張性によってサポートされていますAR/VR光学や産業用IoTデバイス
以下は,ZMSHのGaN基板とサファイア・ウェーバーです.
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