ALLOS和KAUST合作开发基于硅的高效氮化物红色LED

行家说LED快讯 · 2020-07-22

已上头条

IP许可和技术工程公司,位于德国德累斯顿的ALLOS半导体有限公司正在与Ohkawa教授及其沙特阿拉伯国王阿卜杜拉科技大学(KAUST)的团队合作,以在大直径硅衬底上实现高效的基于氮化物的红色LED 。

这些团队正在解决一些基本问题,例如大的晶格失配和量子限制的斯塔克效应(QCSE),这些问题正在阻止将基于氮化物的红色LED用于实际工业用途。特别是,为减少新兴LED显示器领域的制造复杂性和降低成本,除氮化物系统中已建立的蓝色和绿色LED外,强烈要求在大直径晶片上生长红色LED。

在这种情况下,通过使用局部应变补偿和改进的金属有机化学气相沉积(MOCVD)反应器设计,Ohkawa及其团队开发了一种基于氮化铟镓(InGaN)的红色LED叠层,其正向电压低于2.5V和高效率。

研究人员已经在蓝宝石衬底和氧化镓(Ga 2 O 3)衬底上生长了红色LED (“ 633 nm基于InGaN的红色LED在厚的GaN底层上生长,从而减少了面内残余应力”,D Iida等人, Applied Physics Letters 116、162101(2020);“在β-Ga2O3衬底上的低正向电压基于InGaN的红色LED的演示”,D Iida等人,Applied Physics Express 13,031001(2020)。

对于在晶片级使用应变工程的潜在更高性能的红色LED,尤其是大晶片直径,该团队现在正在与ALLOS合作,将其工作扩展到硅衬底。由于最大可扩展至300mm直径,从而在硅生产线中具有可加工性,因此这也为批量生产带来了巨大优势。ALLOS说,对于微型LED显示器,尤其是用于增强现实(AR)应用的单片集成微型显示器,这是另一个重要的推动力。

该公司表示,硅氮化镓(GaN-on-Si)技术具有独特的高晶体质量,其线错位密度(TDD)约为2x10 8 cm -2,这是获得至少与红色相同的性能的前提。蓝宝石上的LED。此外,ALLOS的精确应变工程技术可优化蓝色和绿色LED的发射均匀性,以及直径200mm和300mm的扁平晶圆弓形,可优化红色LED的生长条件。


图1:ALLOS的在线过程控制可实现+/- 5µm弯曲范围。

两个团队都结合了其独特的技术来处理应变并优化GaN-on-Si和红色LED的晶体生长条件。为此,KAUST团队将在ALLOS的GaN-on-Si-buffer层之上增加其红色LED堆栈,在合作期间将对其进行微调以优化KAUST的红色LED堆栈的性能:


图2:在合作中,使用了ALLOS建立的方法,该方法集成了具有高晶体质量和应变工程缓冲技术的不同LED堆栈。

ALLOS的联合创始人兼首席技术官西川厚笃博士说:“根据个人经验,实现高效率的红色LED充满挑战。” “从ALLOS的角度来看,我们可以提供成熟的蓝色和绿色高质量GaN-on-Si micro-LED外延片,直径最大为300mm。此外,我们看到了我们在应变工程领域的独特优势可以为改善红色LED性能做出贡献的机会。”他补充说。

Ohkawa说:“我们的团队已经开发出了高效的红色LED堆栈,并继续在这个非常具有挑战性的领域中不断突破。” “当与ALLOS进行交流时,我们当然对最大300mm的可扩展性感兴趣-但能够如此精确地控制应变工程的能力以及如此大的工艺窗口有望为红色LED性能带来更大的进步。”