LED手電筒生產過程（chéng）中——外延片--襯底材料有哪些？

LED襯底材料匯總

　　當（dāng）前用於GaN基LED的（de）襯底材料比較多，但是能用於商（shāng）品化的襯底目（mù）前隻有三種，即藍寶石和碳化矽以（yǐ）及矽襯底。其它諸如GaN、ZnO襯底還處於研發階段，離產業化還有一（yī）段距離。

　　氮化镓

　　用於（yú）GaN生長的最理想襯底是GaN單晶材料，可大大提（tí）高外延膜的晶體質量，降低（dī）位（wèi）錯密度，提高器件工作壽命，提高發光（guāng）效率，提高（gāo）器件工（gōng）作電（diàn）流密度。但是製備GaN體（tǐ）單晶非常困難，到目（mù）前為止還未（wèi）有行之有效的辦法。

　　氧（yǎng）化鋅

　　ZnO之所以能成為GaN外延的候（hòu）選襯底，是因為兩者具有非常驚人的相似之處。兩者晶體結構相同、晶格識別度非（fēi）常小，禁（jìn）帶寬度接近(能帶（dài）不連續值小，接觸勢壘小)。但是，ZnO作為GaN外延襯底的致命弱點是在GaN外（wài）延生長的溫度和氣氛中易分解和腐蝕。目前（qián），ZnO半導體材料尚不能用來製造光（guāng）電子器件或高溫電子器（qì）件（jiàn），主要是材料質量達不（bú）到器（qì）件水平和P型摻雜問題（tí）沒有得到真正解決，適合ZnO基半導體材（cái）料生長的設備尚未研（yán）製成功。

　　藍寶（bǎo）石

　　用於GaN生長最普遍的襯底是Al2O3.其優點是化學穩定性好（hǎo），不吸收可見光、價（jià）格（gé）適中、製造技術相對成熟。導熱性差雖然在器件小電流工作（zuò）中沒有暴露明顯不足，卻在功率型（xíng）器件（jiàn）大電（diàn）流工作下問題十分突出。

　　碳化矽

　　SiC作為襯底材料應用的廣泛程度（dù）僅次於藍寶石，目前中國的（de）晶能光電的江風益教授在Si襯底上生長出了可以用來商業化（huà）的LED外延片。Si襯底（dǐ）在導（dǎo）熱性、穩定性方（fāng）麵要優於藍（lán）寶石，價格也遠遠低於藍寶石，是一種非常有前途（tú）的襯底。SiC襯底有化學穩定性好、導電性能好、導熱性能好、不吸收可見光等，但不足方麵也很突出（chū），如價格太高，晶體質量難以達到Al2O3和Si那麽好、機械（xiè）加工性能（néng）比較差，另外，SiC襯底吸收380納米以下的紫外光，不適合（hé）用來研發380納米以下的紫外LED.由於SiC襯底有益的導（dǎo）電性能和導熱性能，可以較好地解決功率型GaNLED器件的散熱問題，故（gù）在半導體（tǐ）照明技術領域占重要地位。

　　同藍寶石相比，SiC與GaN外延膜的晶格匹（pǐ）配得到改善。此外（wài），SiC具有藍色發光特性，而且為低（dī）阻材料，可（kě）以製作電極，使器件在包裝前對外延膜進行（háng）完全測試成為可能，增強（qiáng）了SiC作為襯（chèn）底材料（liào）的競爭力。由於SiC的層狀結構易於解理，襯底與外延膜之間可以獲得高質量的解理麵，這將大大簡化（huà）器（qì）件的（de）結構;但（dàn）是同時由於其層狀結構，在襯底的表麵常有給外延膜引入大量的缺陷的台階出現。

　　實現發光效率的（de）目（mù）標要寄希望（wàng）於GaN襯底的LED，實（shí）現（xiàn）低成本，也要通過GaN襯底（dǐ）導（dǎo）致高（gāo）效、大麵積、單燈大功率的實現，以及帶動的（de）工藝技術的簡化和成品率的大大提高。半導體照明一旦（dàn）成為現實，其意義不亞於愛迪生發明（míng）白熾燈。一旦在襯底等關鍵技術領域取得突（tū）破，其產業化進程將會取得長足發展。