LED用蓝宝石基板.ppt

LED 蓝宝石基板介绍 1:蓝宝石详细介绍蓝宝石的组成为氧化铝(Al2O3) ,是由三个氧原子和两个铝原子以共价键型式结合而成, A- Plane,C -Plane 及R-Plane. 由于蓝宝石的光学穿透带很宽,从近紫外光(190nm) 、红外装置、高强度镭射镜片材料及光罩材料上,它具有高声速、耐高温、抗腐蚀、高硬度、高透光性、熔点高( 2045 ℃)等特点,它是一种相当难加工的材料,因此常被用来作为光电元件的材料。目前超高亮度白/蓝光LED 的品质取决于氮化镓磊晶(GaN )的材料品质,而氮化镓磊晶品质则与所使用的蓝宝石基板表面加工品质息息相关,蓝宝石(单晶 Al2O3 )C 面与Ⅲ-Ⅴ和Ⅱ-Ⅵ族沉积薄膜之间的晶格常数失配率小,同时符合 GaN 磊晶制程中耐高温的要求,使得蓝宝石晶片成为制作白/蓝/绿光 LED ;晶体结构图上视图;晶体结构侧视图; Al2O3 分之结构图;蓝宝石结晶面示意图蓝宝石切面图图晶体结构图上视图晶体结构侧视图 Al2O3 分之结构图蓝宝石结晶面示意图最常用来做 GaN 磊晶的是 C面(0001) 这个不具极性的面,所以 GaN 的极性将由制程决定(a) 图从 C轴俯看(b) 图从 C轴侧看蓝宝石(Al2O3) 特性表 ( ∥c), ( ⊥c) 介电常数 T≈80% ( ~5μm) 透光特性 13x10 -6 /K(***@633nm) dn/dt no = ne = 折射率 (@ 100 ℃) 热导率 比热 ×10 -6 /K 热膨胀系数 3000 ℃沸点 2045 ℃熔点 9 ( 仅次于钻石:10) 莫氏硬度 a= ? , c= ? 晶格常数六方晶格晶体结构 - 克/立方厘米密度 Al2O3 分子式 2 蓝宝石晶体的生长方法蓝宝石晶体的生长方法常用的有两种: 1: 柴氏拉晶法(Czochralski method), 简称 ,再利用一单晶晶种接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上因温度差而形成过冷。于是熔汤开始在晶种表面凝固并生长和晶种相同晶体结构的单晶。晶种同时以极缓慢的速度往上拉升,并伴随以一定的转速旋转,随着晶种的向上拉升,熔汤逐渐凝固于晶种的液固界面上,进而形成一轴对称的单晶晶锭. 2: 凯氏长晶法(Kyropoulos method), 简称 KY法,(Czochralskimethod )类似,先将原料加热至熔点后熔化形成熔汤,再以单晶之晶种(SeedCrystal ,又称籽晶棒)接触到熔汤表面,在晶种与熔汤的固液界面上开始生长和晶种相同晶体结构的单晶,晶种以极缓慢的速度往上拉升,但在晶种往上拉晶一段时间以形成晶颈,待熔汤与晶种界面的凝固速率稳定后,晶种便不再拉升,也没有作旋转,仅以控制冷却速率