MOCVD和LED基础知识的介绍

....MOCVD2023．01外延技术与设备是外延片制造技术的关键所在。气相外延〔VPE〕.液相外延〔LPE〕.分子束外延〔MBE〕和金属有机化合物气相外延〔MOCVD〕都是常用的外延技术。当前.MOCVD工艺已成为制造绝大多数光电子材料的根本技术。〔气相外延-在含有外延生长所需原子的化合物的气相环境中.通过肯定方法猎取外延生长所需原子.使其按规定要求排列而生成外延层的外延生长过程〔VaporPhaseEpitaxy〕LiquidPhaseEpitaxy)〔无中间化学反响过程由源直接转移到待生长外表上.按规定要求排列生成外延层的外延生长过程。(MolecularBeamEpitaxy〕MOCV〔MetalOrganicChemicalVaporDepositin设备作为化合物半导体材料争论和生使用过程中的维护和零配件的选购都存在很多的不便.且价格昂贵。全球最大的MOCVD设备制造商AIXTRON,Veeco一，MOCVD8080〔85。国际上进展特点：专业化分工.我国进展特点：小而全.小作坊式。技术条件：a.MOc.反响室设计：Vecco:高速旋转Aixtron:气浮式旋转结合前两种设备特点〕Nichia:双流式MO源MO源掌握单元PC机〔H2和N2〕气控单元反响室尾气处理器大气特气衬底 MO是先进的金属有机化学气相沉积〔MOCV、金属有机分子束外延〔MOMOMO下的合成制备、超纯纯化、超纯分析、超纯灌装等于一体的高技术。99.999－99.9999MO：TMGa(三甲基镓.液态)TMAl〔三甲基铝.液态〕TMIn〔三甲基铟.固态.现已有液态〕TEGa〔三乙基镓.液态〕二茂基镁.固态.现已有液态〕载气为纯度很高〔99.999999%〕的氢气和氮气。特气：高纯度99.9999%〕的AsH3)PH〔Si2H〔乙硅烷.气态〔生产使用〕NH〔〕SiH4〔〔后两种为蓝绿光生产使用〕MFC〔流量计、PC〔压力计〕和一些管道组成.用于气体的掌握和输送。过反响室的总气体流速等.以便生长特定成分与构造的外延层.掌握单元：依据PC机输入的生长程序.对工艺进展掌握。反响室：a.按压力分可分为常压反响室〔如Nichia〕和低压反响室〔如VeecoAixtron的设备。两者区分：气体流速。低压反响室优点：气体切换快.停滞层薄.预反响小.界面转换快。B.按外形分：水平式〔Aixtro、立式〔VeccoTomaxSwan、桶式〔Si〕和双流式〔Nichia。Al2O3(最通用Si(硅)〔后两种仍处于试验室阶段〕等。理.蓝绿光生长产生的尾气用湿法尾气处理器处理。二， LED的MOCVD外延生长概念：外延-在肯定条件下.通过肯定方法获得所需原子.并使这些原子有规章地排列在衬底上；在排列时掌握有关工艺条件.使排列的结果形成具有肯定导电类型、肯定电阻率、肯定厚度。晶格完善的单晶层的过程。外延片生长工艺LEDGaN首先应当获得性能优良的单层外延材料.然后再实现完善的构造组合。高质量外延片生长技术的最终把握必定立足于在自己设备上大量反复的单项试验.真正把握并理解各外延层组分、掺杂和厚度的特性参数.以及由这些参数表征的外延层质量。〔A2OGa,N,In,Al,Mg有掌握地输送到蓝宝石〔Al2O3〕衬底外表.生长出具有特定组分.特定厚度.特定电学和光学参数的半导体薄膜外延材料III族与V族的源物质分别为TMGaTEGaTMIn、TMAl、Cp2Mg、NHNSi或掺Mg.Al生长N型与P3 2晶速度及优良的晶体构造.衬底旋转速度和生长温度的优化与匹配至关重要。细致调整生长腔体内的热场分布.将有利于获得均匀分布的组分与厚度.进而提高了外延材料光电性能的全都性。同时针对不同的界面要求.在工艺中分别承受了生长中止或连续的工艺条件取得了良好的效果。*市场上的蓝光及紫光LED都是承受GaNGaN是极稳定的化合物和坚硬的高熔点材料。根本反响：红黄光：TMGa+AsH3 GaAs+CH4TMGa+PH3 GaP+CH4蓝绿光：TMGa+NH3 GaN+CH4反响特点：a.远离化学平衡：Ⅴ/Ⅲ>>1b.晶体生长速率主要由Ⅲ族元素打算外延层构造及生长过程红黄光LEDPP－GaP P~1*1018P-(AlGa )InPP>2*10170.95 0.050.5 0.5Activelayer(MQW)n-(AlGa )InP n~5*10170.95 0.050.5 0.5DBR(GaAs/AlAs)n~1*1018GaAsbuffern~1*1018n-GaAs(100)衬底首先对衬底进展高温处理.以清洁其外表。GaAsbuffer〔缓冲层〕.其晶格质量较衬底好.可除衬底影响.但不能消退位错。削减衬底的吸取。

)In

activelayer(有源区)供给辐射复合电子。0.95

0.050.5

0.5Actrivelayer〔有源层〕.其成分是(AlGa)

)In

P.是主要的发光层.光强x 1-x

0.5

0.5

y

0.5

0.5和波长主要由此层打算。它通过调整MQW〔多量子阱〕中的Al(铝)的组分.到达调整波长的作用.通过优化此层的参数〔如：阱的个数.材料组分.量子阱周期厚度〕.可明显提高发光效率。生长一层P(Al

Ga

InP.此层因Al

0.95

0.5 0.5〔但有一个本钱问题〕蓝绿光LEDP-electrodeP-electrodeP-GaN(P:3--5×1017cm-)p-AlGaNActivelayer(MQW)n-electrodeN-GaN(~4μm,N:3-×101cm-3)BufferSapphire首先对衬底进展高温处理.以清洁其外表。因Al2O3GaN〔13.6buffer20~30nm.假设此层生长有问题.将极大影响上层晶格质量。4μmNGaN,activelayer〔有源层〕.供给辐射复合电子。activelayer(MQW)InGaN/GaN.是主要的发光层.光强和波长主要由此层决X 1-X定。它通过调整MQW〔多量子阱〕中的In(铟)的组分.到达调整波长的作用.通过优化此层的参数〔ESD有很大的影响。PAlGaNAlX 1-Xd. PGaN.activelayer(有源区)供给辐射复合电子。P内退火〔也有公司在反响室内退火。延生长以提高内量子效率为主.芯片及封装工艺提高的是外量子效率。ηin=产生光子数/注入电子空穴对 ηin:内量子效率ηex=取出光子数/注入电子空穴对 ηex：外量子效率测试外延工艺测试主要有：显微镜观看.PL〔光致发光〕.X－ray.E－CV〔电化学〕EL〔电致发光。测试工程显微镜PLX－rayE－CVEL测试工程观看其外表形测量外延片的测量外延片晶测量外延片测量外延片貌.一旦消灭光致发光波长.格质量〔用的掺杂浓度20mA特别〔如：有相对强度.FWHMFWHM：半高宽表和波长〕.将隔离〔半高宽〕.整示〕.材料组分.处理炉波长均匀性量子阱周期其厚度测试频率测试频率每炉都做视机台而定视机台而定每炉都做进展方向GaAsP-GaP.〔Pbonding〔bonding金属。MQW〔多量子阱〕的生长质量.到达提高光强目的.转变器件构造.提高光强和光电性能〔如：在PAlGaN/GaNITO〔flip-chip。LEDLEDLightEmittingDiode可以将电能转化为光能的电子器件具有二极管的特性.★LED501960LED是英文lightemittingdiode〔发光二极管〕的缩写.它的根本构造是一块电致发光的半导体材料.置于一个有引线的架子上.然后四周用环氧树脂密封.起到保护内部芯线的作用.LED发光二极管的核心局部是由p型半导体和np型半导体和n体之间有一个过渡层.称为p-n结。在某些半导体材料的PN结中.注入的少数载流子与多数PN结加反二极管.通称LED。当它处于正向工作状态时〔即两端加上正向电压〕LED向阴极时.半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线.光的强弱与电流有关。★LED电压：LED6-24V用高压电源更安全的电源.特别适用于公共场所。效能：消耗能量较同光效的白炽灯削减80%适用性：很小.每个单元LED3-5mm且适合于易变的环境稳定性：1050%响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级.LED灯的响应时间为纳秒级对环境污染：无有害金属汞隙.实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED.随着电流的增加.可以依次变为橙色.黄