LED-id valgustavad meie maailma ja iga suure jõudlusega LED-i südames peitubepitaksiaalne vahvel— kriitiline komponent, mis määrab selle heleduse, värvi ja efektiivsuse. Epitaksiaalse kasvu teaduse valdamisega avavad tootjad uusi võimalusi energiasäästlike ja kulutõhusate valgustuslahenduste jaoks.
1. Targemad kasvutehnikad suurema efektiivsuse saavutamiseks
Tänapäeva standardne kaheastmeline kasvuprotsess, kuigi tõhus, piirab skaleeritavust. Enamik kommertsreaktoreid kasvatab partii kohta vaid kuus kiipi. Tööstusharu liigub järgmise suunas:
- Suure võimsusega reaktoridmis käsitlevad rohkem vahvleid, vähendades kulusid ja suurendades läbilaskevõimet.
- Ülitäpselt automatiseeritud ühe vahvliga masinadparema järjepidevuse ja korduvuse tagamiseks.
2. HVPE: kiire tee kvaliteetsete aluspindadeni
Hüdriid-aurfaasiepitaksia (HVPE) abil saab kiiresti toota pakse GaN-kihte, millel on vähem defekte, mis sobivad ideaalselt alusmaterjaliks teistele kasvumeetoditele. Need eraldiseisvad GaN-kiled võiksid isegi konkureerida suurte GaN-kiipidega. Konks? Paksust on raske kontrollida ja kemikaalid võivad aja jooksul seadmeid kahjustada.
3. Külgmine kasv: siledamad kristallid, parem valgus
Valmistades kiibile hoolikalt maske ja aknaid, suunavad tootjad GaN-i kasvama mitte ainult ülespoole, vaid ka külgsuunas. See "lateraalne epitaksia" täidab lüngad vähemate defektidega, luues suure efektiivsusega LED-ide jaoks veatuma kristallstruktuuri.
4. Pendeo-epitaksia: kristallide hõljumine
Ja siin on midagi põnevat: insenerid kasvatavad GaN-i kõrgetel sammastel ja lasevad sel seejärel tühja ruumi "sillana" toimida. See ujuv kasv kõrvaldab suure osa sobimatute materjalide põhjustatud pingest, mille tulemuseks on tugevamad ja puhtamad kristallkihid.
5. UV-spektri heledamaks muutmine
Uued materjalid viivad LED-valguse sügavamale UV-vahemikku. Miks see oluline on? UV-valgus suudab aktiveerida täiustatud fosfore palju suurema efektiivsusega kui traditsioonilised valikud, avades ukse järgmise põlvkonna valgetele LED-idele, mis on nii eredamad kui ka energiasäästlikumad.
6. Mitmekvantsete puurkaevude kiibid: värv seestpoolt
Selle asemel, et erinevaid LED-e kombineerida valge valguse saamiseks, miks mitte kasvatada seda kõike ühes? Mitmekvantkaevuga (MQW) kiibid teevad just seda, manustades kiibi sisse erinevaid lainepikkusi kiirgavaid kihte, mis segavad valgust otse kiibi sees. See on tõhus, kompaktne ja elegantne – kuigi keeruline toota.
7. Valguse taaskasutus fotoonika abil
Sumitomo ja Bostoni Ülikool on näidanud, et selliste materjalide nagu ZnSe ja AlInGaP virnastamine sinistele LED-idele suudab footoneid "taaskasutada" täielikuks valgeks spektriks. See nutikas kihistustehnika peegeldab materjaliteaduse ja footonika põnevat sulandumist tänapäevases LED-disainis.
Kuidas LED-epitaksiaalseid vahvleid valmistatakse
Substraadist kiibini on lihtsustatud teekond järgmine:
- Kasvufaas:Aluspind → Kujundus → Puhver → N-GaN → MQW → P-GaN → Lõõmutamine → Kontroll
- Valmistamise etapp:Maskeerimine → Litograafia → Söövitamine → N/P elektroodid → Tükeldamine → Sorteerimine
See hoolikas protsess tagab, et iga LED-kiip pakub usaldusväärset jõudlust – olgu selleks siis ekraani või linna valgustamine.
Postituse aeg: 08.07.2025