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  • 1 # lanfengz3

      對於製作LED晶片來說,襯底材料的選用是首要考慮的問題。應該採用哪種合適的襯底,需要根據裝置和LED器件的要求進行選擇。

      目前市面上一般有三種材料可作為襯底: 藍寶石(Al2O3)、矽 (Si) 、碳化矽(SiC)

      藍寶石襯底

      通常,GaN基材料和器件的外延層主要生長在藍寶石襯底上。藍寶石襯底有許多的優點:首先, 藍寶石襯底的生產技術成熟、器件質量較好;其次,藍寶石的穩定性很好,能夠運用在高溫生長過程中;最後,藍寶石的機械強度高,易於處理和清洗。因此,大多 數工藝一般都以藍寶石作為襯底。圖1示例了使用藍寶石襯底做成的LED晶片。

      矽襯底

      目前有部分LED晶片採用矽襯底。矽襯底的晶片電極可採用兩種接觸方式,分別是L接觸(Laterial-contact , 水平接觸)和V接觸(Vertical-contact,垂直接觸),以下簡稱為L型電極和V型電極。透過這兩種接觸方式,LED晶片內部的電流可以是橫向流動的,也可以是縱向流動的。由於電流可以縱向流動,因此增大了LED的發光面積,從而提高了LED的出光效率。因為矽是熱的良導體,所以器件的導熱性 能可以明顯改善,從而延長了器件的壽命。

      碳化矽襯底

      碳化矽襯底(美國的CREE公司專門採用SiC材料作為襯底)的LED晶片電極是L型電極,電流是縱向流動的。採用這種襯底製作的器件的導電和導熱效能都非常好,有利於做成面積較大的大功率器件。採用碳化矽襯底的LED芯碳化矽襯底的導熱效能(碳化矽的導熱係數為490W/(m·K))要比藍寶石襯底高出10倍 以上。藍寶石本身是熱的不良導體,並且在製作器件時底部需要使用銀膠固晶,這種銀膠的傳熱效能也很差。使用碳化矽襯底的晶片電極為L型,兩個電極分佈在器 件的表面和底部,所產生的熱量可以透過電極直接匯出;同時這種襯底不需要電流擴散層,因此光不會被電流擴散層的材料吸收,這樣又提高了出光效率。但是相對 於藍寶石襯底而言,碳化矽製造成本較高,實現其商業化還需要降低相應的成本。

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