LED用藍寶石基板(襯底)詳細介紹
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以成長(Growth)或蝕刻(Etching)的方式,在藍寶石基板上設計制作出納米級特定規(guī)則的微結構圖案藉以控制LED之輸出光形式，并可同時減少生長在藍寶石基板上GaN之間的差排缺陷，改善磊晶質量，并提升LED內部量子效率、增加光萃取效率。
通常，C面藍寶石襯底上生長的GaN薄膜是沿著其極性軸即ｃ軸方向生長的，薄膜具有自發(fā)極化和壓電極化效應，導致薄膜內部(有源層量子阱)產生強大的內建電場，(Quantum Confine Stark Effect, QCSE;史坦克效應)大大地降低了GaN薄膜的發(fā)光效率. 在一些非C面藍寶石襯底(如R面或M 面)和其他一些特殊襯底(如鋁酸鋰;LiAlO2 )上生長的GaN薄膜是非極性和半極性的,上述由極化場引起的在發(fā)光器件中產生的負面效應將得到部分甚至完全的改善.傳統(tǒng)三五族氮化物半導體均成長在c-plane 藍寶石基板上，若把這類化合物成長于R-plane 或M-Plane上，可使產生的內建電場平行于磊晶層，以增加電子電洞對復合的機率。因此，以氮化物磊晶薄膜為主的LED結構成長R-plane 或M-Plane藍寶石基板上，相比于傳統(tǒng)的C面藍寶石磊晶,將可有效解決LED內部量子效率效率低落之問題，并增加元件的發(fā)光強度。最新消息據稱非極性LED能使白光的發(fā)光效率提高兩倍.
由于無極性GaN具有比傳統(tǒng)c軸GaNＮ更具有潛力來制作高效率元件,而許多國際大廠與研究單位都加大了對此類磊晶技術的研究與生產.因此對于R-plane 或M-Plane 藍寶石基板的需求與要求也是相應地增加。
下圖為半極性和無極性面的簡單示意圖
通常，C面藍寶石襯底上生長的GaN薄膜是沿著其極性軸即ｃ軸方向生長的，薄膜具有自發(fā)極化和壓電極化效應，導致薄膜內部(有源層量子阱)產生強大的內建電場，(Quantum Confine Stark Effect, QCSE;史坦克效應)大大地降低了GaN薄膜的發(fā)光效率. 在一些非C面藍寶石襯底(如R面或M 面)和其他一些特殊襯底(如鋁酸鋰;LiAlO2 )上生長的GaN薄膜是非極性和半極性的,上述由極化場引起的在發(fā)光器件中產生的負面效應將得到部分甚至完全的改善.傳統(tǒng)三五族氮化物半導體均成長在c-plane 藍寶石基板上，若把這類化合物成長于R-plane 或M-Plane上，可使產生的內建電場平行于磊晶層，以增加電子電洞對復合的機率。因此，以氮化物磊晶薄膜為主的LED結構成長R-plane 或M-Plane藍寶石基板上，相比于傳統(tǒng)的C面藍寶石磊晶,將可有效解決LED內部量子效率效率低落之問題，并增加元件的發(fā)光強度。最新消息據稱非極性LED能使白光的發(fā)光效率提高兩倍.
由于無極性GaN具有比傳統(tǒng)c軸GaNＮ更具有潛力來制作高效率元件,而許多國際大廠與研究單位都加大了對此類磊晶技術的研究與生產.因此對于R-plane 或M-Plane 藍寶石基板的需求與要求也是相應地增加。
下圖為半極性和無極性面的簡單示意圖
無極性面是指極性面法線方向上的面，而半極性面則是介于極性面和無極性面之間的面
5 藍寶石基板的主要技術參數
外延片廠家因為技術及工藝的不同,對藍寶石基板的要求也不同,比如厚度,晶向等。
下面列出幾個廠家生產的藍寶石基板的一些基礎技術參數(以成熟的C面2英寸藍寶石基板為例子).更多的則是外延片廠家根據自身的技術特點以及所生產的外延片質量要求來向藍寶石基板廠家定制合乎自身使用要求的藍寶石基板，即客戶定制化。分別為:
A:臺灣桃園兆晶科技股份有限公司
B:臺灣新竹中美矽晶制品制品股份有限公司
C:美國 Crystal systems 公司
D:俄羅斯 Cradley Crystals公司
A:臺灣兆晶科技股份有限公司C面2英寸藍寶石基板技術參數
B:臺灣新竹中美矽晶制品制品股份有限公司
C:美國 Crystal systems 公司
D:俄羅斯 Cradley Crystals公司
A:臺灣兆晶科技股份有限公司C面2英寸藍寶石基板技術參數
B:臺灣中美矽晶制品制品股份有限公司C面2英寸藍寶石基板技術參數
C:美國 Crystal systems 公司C面2英寸藍寶石基板技術參數
D:俄羅斯 Cradley Crystals公司C面2英寸藍寶石基板技術參數
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