降低LED晶片成本的技術(shù)解讀

　　當(dāng)你的燈泡壞了時(shí)，你會(huì)到當(dāng)?shù)氐牟牧闲姓姨娲罚藭r(shí)你可能會(huì)遇到比過(guò)去任何時(shí)刻都要多種類的燈泡供你選擇。假如你的政府還沒(méi)有禁用白熾燈的話，你可以購(gòu)買一堆這類的燈泡。這類燈泡具有極佳的色彩特性，但是非常沒(méi)有效率?；蛘吣憧赡芸吹揭欢研∏傻奈灩鉄?，它們具有好很多的效率表現(xiàn)，壽命也比較長(zhǎng)，可是它們可能不能調(diào)光，丟棄的時(shí)候也必須非常小心，因?yàn)樗鼈儍?nèi)部含有水銀。最後，但不是最不重要的，是你可能會(huì)在架上看到一種新的燈具─LED燈。它的壽命長(zhǎng)達(dá)50，000小時(shí)，遠(yuǎn)超過(guò)其他燈具的壽命。它的發(fā)光效率也比小巧的螢光燈好，同時(shí)它可以與你原有的調(diào)光器搭配。可惜的是它的售價(jià)極高，你可能需要花20美元或更多錢才能買到一顆等同於60W的燈泡。

　　令人咋舌的高價(jià)主要來(lái)自LED燈內(nèi)有許多藍(lán)光的GaN LED元件，它們會(huì)激發(fā)磷原子以發(fā)出黃色光，經(jīng)由混色達(dá)到白光的輸出。為了降低GaN成本，讓這種固態(tài)照明元件更受世人矚目，許多研究人員正試著在大尺寸的矽晶圓上制造此類元件。

　　將原材料轉(zhuǎn)移到矽材料上可以減少依賴另外兩種材料的生產(chǎn)成本：藍(lán)寶石與SiC基板。雖然它們目前廣為使用，但都非常昂貴。而200mm矽晶圓可以便宜地在目前產(chǎn)能利用率下降的200mm晶圓廠中進(jìn)行生產(chǎn)。

　　目前有幾家晶片制造商正努力地實(shí)現(xiàn)GaN-on-silicon LED，包括Osram、Bridgelux-Toshiba、以及Samsung。這些公司的研究人員正試圖改良大尺寸矽晶圓上的磊晶品質(zhì)，因?yàn)檫@是產(chǎn)品商品化前的最大挑戰(zhàn)。要在矽晶圓上成長(zhǎng)高品質(zhì)的InGaN/GaN多重量子井 （Multi-quantum wells， MQWs），需要一層特殊的AlN成核層 （nucleation），以及極佳的中介緩沖層。在多重量子井之上，則需要相當(dāng)高品質(zhì)的同質(zhì)磊晶材料以確保高制作良率。在新加坡A*STAR （Agency for Science， Technology and Research） 的材料與工程研究所內(nèi)（Materials Research and Engineering），我們持續(xù)關(guān)注這些問(wèn)題，并且取得相當(dāng)程度的突破。我們已經(jīng)在200 mm的 （111） 矽晶圓上制作出GaN藍(lán)光LED元件，并且予以驗(yàn)證。