LEDs များ၏လုပ်ဆောင်မှုနိယာမအရ၊ epitaxial wafer material သည် LED တစ်ခု၏အဓိကအစိတ်အပိုင်းဖြစ်ကြောင်းထင်ရှားသည်။ အမှန်မှာ၊ လှိုင်းအလျား၊ တောက်ပမှုနှင့် ရှေ့သို့ဗို့အားကဲ့သို့သော အဓိက optoelectronic ကန့်သတ်ဘောင်များကို epitaxial material မှ အဓိကဆုံးဖြတ်သည်။ Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) သည် III-V, II-VI ဒြပ်ပေါင်းများနှင့် ၎င်းတို့၏သတ္တုစပ်များ ၏ ပါးလွှာသော တစ်ခုတည်းသော သလင်းကျောက်အလွှာများ ကြီးထွားမှုအတွက် အဓိကနည်းလမ်းဖြစ်ပြီး Epitaxial wafer နည်းပညာနှင့် စက်ပစ္စည်းများသည် ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွက် အရေးကြီးပါသည်။ အောက်တွင် LED epitaxial wafer နည်းပညာ၏အနာဂတ်ခေတ်ရေစီးကြောင်းအချို့ဖြစ်သည်။
1. အဆင့်နှစ်ဆင့် ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို မြှင့်တင်ခြင်း။
လက်ရှိတွင်၊ စီးပွားဖြစ်ထုတ်လုပ်ရေးတွင် အဆင့်နှစ်ဆင့်တိုးသည့်လုပ်ငန်းစဉ်ကို အသုံးပြုထားသော်လည်း တစ်ကြိမ်တည်းတင်နိုင်သော အလွှာအရေအတွက် အကန့်အသတ်ရှိသည်။ 6-wafer စနစ်များသည် ရင့်ကျက်နေသော်လည်း wafer 20 ခန့်ကို ကိုင်တွယ်သည့် စက်များသည် ဖွံ့ဖြိုးဆဲဖြစ်သည်။ wafer အရေအတွက် တိုးလာခြင်းသည် epitaxial အလွှာများတွင် မလုံလောက်သော တူညီမှုကို ဖြစ်စေသည်။ အနာဂတ်တိုးတက်မှုများသည် ဦးတည်ချက်နှစ်ရပ်အပေါ် အာရုံစိုက်လိမ့်မည်-
- တုံ့ပြန်မှုခန်းတစ်ခုထဲ၌ အလွှာများပိုမိုတင်ဆောင်နိုင်စေမည့် နည်းပညာများကို တီထွင်ထုတ်လုပ်ထားပြီး အကြီးစားထုတ်လုပ်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်လျှော့ချရန်အတွက် ၎င်းတို့ကို ပိုမိုသင့်လျော်စေသည်။
- မြင့်မားသော အလိုအလျောက်၊ ထပ်ခါတလဲလဲနိုင်သော single-wafer စက်ကိရိယာများကို မြှင့်တင်ခြင်း။
2. Hydride Vapor Phase Epitaxy (HVPE) နည်းပညာ
ဤနည်းပညာသည် အခြားနည်းလမ်းများကို အသုံးပြု၍ homoepitaxial ကြီးထွားမှုအတွက် အလွှာများအဖြစ် ဆောင်ရွက်နိုင်သည့် အထူအပါးရှိသော ဖလင်များကို လျင်မြန်စွာ ကြီးထွားစေပါသည်။ ထို့အပြင်၊ အလွှာမှခွဲထုတ်ထားသော GaN ရုပ်ရှင်များသည် GaN တစ်ခုတည်း-သလင်းခဲချစ်ပ်များအမြောက်အမြား၏ အခြားရွေးချယ်စရာများဖြစ်လာနိုင်သည်။ သို့ရာတွင်၊ HVPE တွင် တိကျသောအထူထိန်းချုပ်မှုခက်ခဲခြင်းနှင့် GaN ပစ္စည်း၏သန့်စင်မှုတွင် နောက်ထပ်တိုးတက်မှုကို ဟန့်တားနိုင်သော အဆိပ်တုံ့ပြန်ဓာတ်ငွေ့များကဲ့သို့သော အားနည်းချက်များရှိသည်။
Si-doped HVPE-GaN
(က) Si-doped HVPE-GaN ဓာတ်ပေါင်းဖိုဖွဲ့စည်းပုံ၊ (ခ) 800 μm- အထူ Si-doped HVPE-GaN ပုံ၊
(ဂ) Si-doped HVPE-GaN ၏အချင်းတစ်လျှောက် အခမဲ့သယ်ဆောင်သည့်အာရုံစူးစိုက်မှုကို ဖြန့်ဝေခြင်း၊
3. Selective Epitaxial Growth သို့မဟုတ် Lateral Epitaxial Growth နည်းပညာ
ဤနည်းပညာသည် dislocation သိပ်သည်းဆကို ပိုမိုလျှော့ချနိုင်ပြီး GaN epitaxial အလွှာများ၏ ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။ လုပ်ငန်းစဉ်တွင် ပါဝင်သည်-
- သင့်လျော်သောအလွှာ (နီလာ သို့မဟုတ် SiC) တွင် GaN အလွှာကို အပ်နှံခြင်း။
- polycrystalline SiO₂ မျက်နှာဖုံးအလွှာကို အပေါ်မှ အပ်နှံခြင်း။
- GaN ပြတင်းပေါက်များနှင့် SiO₂ မျက်နှာဖုံးအကွက်များ ဖန်တီးရန် ဓာတ်ပုံရိုက်ခြင်းနှင့် ထွင်းထုခြင်းတို့ကို အသုံးပြုခြင်း။နောက်ဆက်တွဲတိုးတက်မှုကာလအတွင်း၊ GaN သည် ပြတင်းပေါက်များတွင် ဒေါင်လိုက် ကြီးထွားလာပြီး SiO₂ အပိုင်းများပေါ်တွင် ဘေးတိုက်မှ ကြီးထွားလာသည်။
XKH ၏ GaN-on-Sapphire wafer
4. Pendeo-Epitaxy နည်းပညာ
ဤနည်းလမ်းသည် အလွှာနှင့် epitaxial အလွှာကြားရှိ ရာဇမတ်ကွက်များနှင့် အပူဓာတ်မညီမှုကြောင့်ဖြစ်ရသည့် ကွက်လပ်ချို့ယွင်းချက်များကို သိသိသာသာ လျော့နည်းစေပြီး GaN ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို ပိုမိုတိုးတက်စေသည်။ အဆင့်များပါဝင်သည်-
- အဆင့်နှစ်ဆင့် လုပ်ငန်းစဉ်ကို အသုံးပြု၍ သင့်လျော်သော အလွှာ (6H-SiC သို့မဟုတ် Si) တွင် GaN epitaxial အလွှာကို ကြီးထွားစေသည်။
- အလွှာမှ အောက်စထရိအထိ epitaxial အလွှာကို ရွေးချယ် ထွင်းထုခြင်း ၊ အလှည့်ကျ တိုင်များ (GaN/buffer/substrate) နှင့် ကတုတ်ကျင်း တည်ဆောက်ပုံများ ဖန်တီးခြင်း။
- မူလ GaN တိုင်များ၏ ဘေးတိုက်နံရံများမှ ကျယ်ပြန့်လာသော GaN အလွှာများကို ကတုတ်ကျင်းများပေါ်တွင် ဆိုင်းငံ့ထားသည်။မျက်နှာဖုံးကို အသုံးမပြုသောကြောင့်၊ ၎င်းသည် GaN နှင့် မျက်နှာဖုံးပစ္စည်းများကြား အဆက်အသွယ်ကို ရှောင်ရှားသည်။
XKH ၏ GaN-on-Silicon wafer
5. လှိုင်းတိုခရမ်းလွန်ရောင်ခြည် LED Epitaxial ပစ္စည်းများ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု
၎င်းသည် ခရမ်းလွန်မှ စိတ်လှုပ်ရှားဖွယ် phosphor-based white LEDs များအတွက် ခိုင်မာသောအခြေခံအုတ်မြစ်တစ်ခုဖြစ်သည်။ စွမ်းဆောင်ရည်မြင့် phosphor အများအပြားသည် UV အလင်းရောင်ကြောင့် စိတ်လှုပ်ရှားနိုင်ပြီး လက်ရှိ YAG:Ce စနစ်ထက် ပိုမိုတောက်ပသော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပေးစွမ်းနိုင်ပြီး အဖြူရောင် LED စွမ်းဆောင်ရည်ကို မြှင့်တင်ပေးပါသည်။
6. Multi-Quantum Well (MQW) Chip နည်းပညာ
MQW တည်ဆောက်ပုံများတွင် မတူညီသော ကွမ်တမ်ရေတွင်းများကို ဖန်တီးရန်အတွက် အလင်းထုတ်လွှတ်သော အလွှာကြီးထွားလာစဉ်တွင် မတူညီသော အညစ်အကြေးများကို ဖယ်ရှားသည်။ ဤတွင်းများမှ ထုတ်လွှတ်သော ဖိုတွန်များ ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် အဖြူရောင်အလင်းကို တိုက်ရိုက်ထုတ်ပေးသည်။ ဤနည်းလမ်းသည် ပိုမိုကြီးမားသော နည်းပညာဆိုင်ရာစိန်ခေါ်မှုများကို ကြုံတွေ့နေရသော်လည်း ဤနည်းလမ်းသည် တောက်ပသောစွမ်းဆောင်ရည်ကို တိုးတက်စေပြီး ကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချပေးကာ ထုပ်ပိုးခြင်းနှင့် ဆားကစ်ထိန်းချုပ်မှုကို ရိုးရှင်းစေသည်။
7. "Photon Recycling" နည်းပညာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှု
1999 ခုနှစ် ဇန်နဝါရီလတွင် ဂျပန်နိုင်ငံမှ Sumitomo သည် ZnSe ပစ္စည်းကို အသုံးပြု၍ အဖြူရောင် LED ကို တီထွင်ခဲ့သည်။ နည်းပညာတွင် ZnSe တစ်ခုတည်းသော သလင်းခဲအလွှာပေါ်တွင် CdZnSe ပါးလွှာသော ဖလင်ကို ကြီးထွားစေခြင်း ပါဝင်သည်။ ဓာတ်လိုက်သောအခါတွင်၊ ရုပ်ရှင်သည် ZnSe အလွှာနှင့် ပေါင်းစပ်ကာ အဝါရောင်အလင်းတန်းကို ထုတ်ပေးကာ အဖြူရောင်အလင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ အလားတူပင်၊ Boston University ၏ Photonics သုတေသနဌာနသည် အဖြူရောင်အလင်းထုတ်ပေးရန်အတွက် အပြာရောင် GaN-LED ပေါ်တွင် AlInGaP တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းဒြပ်ပေါင်းတစ်ခုကို တန်းစီထားသည်။
8. LED Epitaxial Wafer လုပ်ငန်းစဉ်စီးဆင်းမှု
① Epitaxial Wafer ထုတ်လုပ်ခြင်း-
Substrate → ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံဒီဇိုင်း → Buffer အလွှာကြီးထွားမှု → N-type GaN အလွှာကြီးထွားမှု → MQW light-emitting layer ကြီးထွားမှု → P-type GaN အလွှာကြီးထွားမှု → Annealing → စမ်းသပ်ခြင်း (photoluminescence၊ X-ray) → Epitaxial wafer
② ချစ်ပ်ထုတ်လုပ်ခြင်း-
Epitaxial wafer → Mask ဒီဇိုင်းနှင့် ထုတ်လုပ်ခြင်း → Photolithography → Ion etching → N-type electrode (deposition, annealing, etching) → P-type electrode (deposition, annealing, etching) → Dicing → Chip inspection and grading.
ZMSH ၏ GaN-on-SiC wafer
စာတိုက်အချိန်- ဇူလိုင်-၂၅-၂၀၂၅