LED的发光有源层??PN结是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?
LED的实质性结构是半导体PN结。PN结就是指在一单晶中,具有相邻的P区和N区的结构,它通常在一种导电类型的晶体上以扩散、离子注入或生长的方法产生另一种导电类型的薄层来制得的。
常用来制造LED半导体材料主要有申化家、磷化家、家铝申、磷申化家、铟家氮、铟家铝磷等Ⅲ?Ⅴ族化合物半导体材料,其它还有Ⅳ族化合物半导体碳化硅,Ⅱ?Ⅵ族化合物硒化锌等。
外延片的生长工艺有很多流程,需要很多高菁尖设备,生长出来的外延片直接决定了 LED 的波长、亮度、正向电压等主要的光电参数。外延片的生长基本原理是在一块加热至适当温度的衬底基片(主要有蓝宝石、SiC 碳化硅、Si 硅)上,气态物质 In Ga Al P(铟 家 铝 磷) 有控制的输送到衬底表面,生长出特定单晶薄膜。
目前主要的外延片衬底材料有蓝宝石、碳化硅和硅。不同的衬底材料有不同的光电特性,价格差别也很大。外延片制造过程如下:
先把晶棒切片,切片需要注意晶面的结晶方向、晶片的厚度、晶面的斜度和曲度;切片后为了防止晶片边缘碎裂、防止热应力集中以及增加外延层的平坦度 需要把晶边磨圆,然后还需要蚀刻(shí kè),蚀刻的目的在于把前面机械加工所造成的损伤给去掉,蚀刻需要用到晶片研磨机;下一步需要将晶片置于炉管中施以惰性气体加热30分钟至一小时,再在空气中快速冷却,可以将所有氧杂质去除,这样晶片的电性(阻值)仅由载流子杂质来控制,从而稳定电阻,这一步需要使用到高温快速热处理设备;然后使用抛光机再给晶片抛光;再然后就是使用晶片清洗机来清洗晶片,用RCA溶液(双i氧水+氨水或又氧水+盐酸),将前面工序所形成的污染清除,蕞后在无尘环境中严格检查晶片表面的洁净度、平坦度确保符合规格要求,蕞后包装到特殊的容器中保存。
所谓透明电极一是要能够导电,二是要能够透光。
这种材料现在较为广泛应用在液晶生产工艺中,其名称叫氧化铟锡,英文缩写ITO,但它不能作为焊垫使用。
制作时先要在芯片表面做好欧姆电极,然后在表面覆盖一层ITO再在ITO表面镀一层焊垫。
这样从引线上下来的电流通过ITO层均匀分布到各个欧姆接触电极上,同时ITO由于折射率处于空气与外延材料折射率之间,可提高出光角度,光通量也可增加。