AlGaInP橙光_黄光高亮度LED外延片研制
led外延片生产流程
近十几年来，为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。
而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED 及激光二级管LD 的应用无不说明了III－V 族元素所蕴藏的潜能。
在目前商品化LED 之材料及其外延技术中，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP 材料为主。
一般来说，GaN 的成长须要很高的温度来打断NH3 之N-H 的键解，另外一方面由动力学仿真也得知NH3 和MO Gas 会进行反应产生没有挥发性的副产物。
LED 外延片工艺流程如下：衬底 - 结构设计- 缓冲层生长- N型GaN 层生长- 多量子阱发光层生- P 型GaN 层生长- 退火- 检测（光荧光、X 射线） - 外延片；外延片- 设计、加工掩模版- 光刻- 离子刻蚀- N 型电极（镀膜、退火、刻蚀） - P型电极（镀膜、退火、刻蚀） - 划片- 芯片分检、分级具体介绍如下：固定：将单晶硅棒固定在加工台上。
切片：将单晶硅棒切成具有精确几何尺寸的薄硅片。
此过程中产生的硅粉采用水淋，产生废水和硅渣。
退火：双工位热氧化炉经氮气吹扫后，用红外加热至300~500℃，硅片表面和氧气发生反应，使硅片表面形成二氧化硅保护层。
倒角：将退火的硅片进行修整成圆弧形，防止硅片边缘破裂及晶格缺陷产生，增加磊晶层及光阻层的平坦度。
此过程中产生的硅粉采用水淋，产生废水和硅渣。
分档检测：为保证硅片的规格和质量，对其进行检测。
此处会产生废品。
研磨：用磨片剂除去切片和轮磨所造的锯痕及表面损伤层，有效改善单晶硅片的曲度、平坦度与平行度，达到一个抛光过程可以处理的规格。
此过程产生废磨片剂。
清洗：通过有机溶剂的溶解作用，结合超声波清洗技术去除硅片表面的有机杂质。
此工序产生有机废气和废有机溶剂。
RCA清洗：通过多道清洗去除硅片表面的颗粒物质和金属离子。
具体工艺流程如下：SPM 清洗：用H2SO4 溶液和H2O2 溶液按比例配成SPM 溶液，SPM 溶液具有很强的氧化能力，可将金属氧化后溶于清洗液，并将有机污染物氧化成CO2 和H2O。
led工艺流程
红、橙、黄光外延片材料a. 工艺流程图图3—1 AlGaInP四元系LED外延片工艺路线图b. 工艺流程说明MOCVD（金属有机化合物化学气相淀积）工艺原理是将TMGa （三甲基镓）、TMIn（三甲基铟）、TMAl（三甲基铝）等金属有机化合物以高纯氢气为载气送入生长室，同时将AsH3（砷烷）或PH3（磷烷）等氢化物通过另一气路送入生长室。
根据流体动力学原理设计气流模型使金属有机化合物与氢化物按一定方式混合，在一定的温度和压力下发生化学反应，分解的镓、铟、铝等三族离子与砷或磷等五族离子沿基底单晶（衬底）表面外延生长一定组分的单晶薄膜。
精确控制气相中各物质的摩尔比例可得不同组分的单晶薄膜，通过调节组分控制外延层与衬底的晶格匹配程度，组分调节还用以控制多量子阱（MQW）的不同发射波长。
加入SiH4（硅烷）或DCPMg（环戊二茂镁）可得到N型或P型晶体。
多层不同组分的单晶薄膜按照一定结构生长在一起组成复杂的LED功能结构材料。
AlGaInP四元系红、橙、黄光超高亮度LED外延材料衬底使用GaAs单晶片，厚度260微米。
衬底经过腐蚀、清洗等表面处理后装入生长室，装入数量根据MOCVD设备容量而定，目前新型MOCVD 设备一次可装2英寸衬底约50片，装炉后即可按照设计的工艺程序进行外延生长。
对于AlGaInP材料首先生长高质量的N型GaAs缓冲层，用以屏蔽衬底中的位错等晶体缺陷。
然后生长5～15周期的GaAs/AlAs DBR（分布式布拉格反射层），用以将有源层产生的光子发射出去，减少衬底吸收，提高外量子效率。
之后依次生长N－AlGaInP下垒、MQW有源层、P－AlGaInP上垒，这是材料的核心结构，其中下垒用以限制空穴载流子，上垒用以限制电子载流子，空穴和电子被限制在多量子阱（MQW）有源层中发生辐射复合产生设计波长的光子。
MQW结构一般生长15～40个周期，外延生长的关键是各外延层之间界面的陡峭过度及量子阱组分的精确控制。
高亮度半导体发光二极管制备技术
LED发展历程
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LED实现了全可见光谱范围内的光发射
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•响应速度快
传统背光源 CCFL---响应速度为 CCFL 响应速度为 10 毫秒 LED 光源---纳秒级（CCFL 的百万分之一）
LED产品应用
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LED全色显示屏
交通信号灯
汽车灯具
LED产品应用
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LED产品应用-LED显示屏
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继 2006 年展出了第一款 LED 背光源液晶电视“三星 LA70F91B” 之后， 2007 年 近三星再度推出了全新的52英寸LED背光源液晶电视，型号为LN52F91BD。
爱迪生时代的终结？
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LED已实现全光谱范围的光发射
超高亮度LED
algainp倒装薄膜led 高效率手段
algainp倒装薄膜LED 高效率手段引言随着科技的不断进步，LED（Light Emitting Diode）作为一种高效节能的照明和显示技术，已经广泛应用于各个领域。
algainp倒装薄膜LED是一种新型的LED结构，具有高效率和优异的性能。
本文将详细介绍algainp倒装薄膜LED的特点、制备方法以及提高其效率的手段。
algainp倒装薄膜LED特点algainp倒装薄膜LED是一种通过将n型AlGaInP外延层转移到p型衬底上，并在外延层上形成透明导电层、金属电极等结构来实现发光的器件。
与传统的正式结构相比，algainp倒装薄膜LED具有以下特点：1.高发光效率：由于倒装结构可以提高光提取效率，使得发光效率更高。
2.优异热稳定性：倒装结构可以降低温度梯度，减小温度对发光性能的影响。
3.突出色纯度：通过优化材料组分和外延生长工艺，可以实现更高的色纯度和较窄的发光谱宽度。
algainp倒装薄膜LED制备方法algainp倒装薄膜LED的制备主要包括外延生长、倒装过程和器件结构设计等步骤。
下面将详细介绍每个步骤的关键技术。
外延生长外延生长是制备algainp倒装薄膜LED的关键步骤。
常用的外延方法包括金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）。
在外延过程中，需要精确控制材料组分、温度和压力等参数，以实现高质量的AlGaInP材料生长。
倒装过程倒装过程是将n型AlGaInP外延层转移到p型衬底上的关键步骤。
常用的倒装方法包括激光剥离法和化学机械抛光法。
在倒装过程中，需要注意保护好n型外延层，防止其受到损伤。
器件结构设计器件结构设计是algainp倒装薄膜LED效率提升的关键。
常用的结构设计包括透明导电层、金属电极和光提取结构等。
透明导电层可以提高光的注入效率，金属电极可以提供良好的电流注入，而光提取结构则可以增加光在外延层中的反射和漫射，进一步提高发光效率。
algainp倒装薄膜LED高效率手段为了进一步提高algainp倒装薄膜LED的效率，可以采取以下手段：1.材料优化：通过优化AlGaInP材料组分和外延生长条件，可以实现更高的发光效率。
LP-MOCVD制备AlGaInP高亮度橙黄色发光二极管
第19卷第9期 半 导 体 学 报 V o l.19,N o.9 1998年9月 CH I N ESE JOU RNAL O F SE M I CONDU CTOR S Sep.,1998 L P-MOCVD制备A lGa I nP高亮度橙黄色发光二极管3王国宏 马骁宇 曹 青 张玉芳 王树堂 李玉璋 陈良惠(中国科学院半导体研究所 光电子器件国家工程研究中心 北京 100083)摘要 利用L P2M OCVD外延生长A lGa InP DH结构橙黄色发光二极管.引入厚层A l0.7Ga0.3A s电流扩展层和A l0.5Ga0.5A s2A l A s分布布拉格反射器(DBR).20mA工作条件下,工作电压119V,发光波长峰值在605nm,峰值半宽为1813nm,管芯平均亮度达到20m cd,最大2914m cd,透明封装成视角(2Η1 2)15°的L ED灯亮度达到1cd.PACC:4255P,4260D,6865,72301 引言可与GaA s衬底晶格匹配的A lGa InP系材料具有较宽的直接带隙(119～213eV),可实现从红色到绿色的各种波长,特别在橙、黄波段发光效率很高,是制备橙、黄光发光二极管的最佳材料[1].以日本东芝公司为代表的一些国际大公司利用L P2M O CVD技术研制了亮度大于1cd的从橙色(630nm)到绿色(570nm)A lGa InP L ED[2]并实现商品化.国内对A lGa InP L ED的研究尚处起步阶段无商品化产品,L ED厂家靠进口管芯进行后道封装.我们利用A ix tron公司的A I X200RD M O CVD设备外延生长A lGa InP DH结构的L ED,引入厚层A l017Ga0.3A s电流扩展层和衬底前DBR反射器,在国内首先制备了高亮度L ED器件,L ED 管芯在20mA工作条件下,工作电压119V,发光波长峰值在605nm,峰值半宽为1813nm,平均亮度达到20m cd,最大2914m cd,透明封装成视角(2Η1 2)15°的L ED灯亮度达到1cd,填补了国内空白,为高亮度A lGa InP L ED的商品化生产奠定了基础.2 器件结构图1为A lGa InP发光二极管结构剖面示意图.其采用双异质结(DH)结构,为实现橙黄色发光有源区采用非故意掺杂(A l0.2Ga0.8)0.5In0.5P,厚度015～1Λm.上下限制层分别为p型和n型的(A l0.7Ga0.3)0.5In0.5P,掺杂浓度分别为:p型1×1018c m-3、n型5×1017c m-3,厚度 3国家“863”计划高科技重大项目王国宏 男,1964年出生,博士研究生,从事 2 族半导体材料的M OCVD生长及发光器件的研究马骁宇 男,1963年出生,研究员,从事 2 族半导体材料的M OCVD生长及半导体激光器的研究曹 青 女,1969年出生,工程师,从事 2 族半导体材料的M OCVD生长及半导体激光器的工艺制作1998202210收到015～1Λm .电流扩展层采用p 2A l 0.7Ga 0.3A s 掺杂浓度为2～3×1018c m -3,厚度7Λm ,H all 测图1 A lGa InP 发光二极管结构示意图量室温电阻率为5×10-28・c m .分布布拉格反射器(DBR )为10对A l 0.5Ga 0.5A s 2A l A s ,根据A l x Ga 1-x A s 的光学参数[3],在波长600nm处A l 0.5Ga 0.5A s 和A l A s 的折射率分别为316和2197,每层A l 0.5Ga 0.5A s 和A l A s 的厚度分别为(1 4Κ)4117nm 和5015nm .厚度011Λm掺杂浓度为1×1019c m -3p 型GaA s 作为欧姆接触层.p 型和n 型电极分别为A u Zn A uC r A u 和A uGeN i.3 器件结构的L P -MOCVD 外延生长和检测(A l x Ga 1-x )0.5In 0.5P 外延层材料生长的三族源分别为:TM A l 、TM Ga 、TM In ,五族源为PH 3,p 型掺杂剂和n 型掺杂剂分别为D EZn 和2%的Si H 4,总H 2流量为7l m in ,生长温度为680～730℃,反应室压力100～150m bar , 比150～260,生长速率18～72nm m in ,p 2A lGaA s 材料外延层材料生长的三族源分别为:TM A l 、TM Ga ,五族源为A sH 3.掺杂剂分别为D EZn ,总H 2流量为7l m in ,生长温度为720～750℃,反应室压力20～50m bar , 比100～150,生长速率50～70nm m in ,采用n 2GaA s 衬底,晶向(100)偏(111)4～10°.图2(见图版I )为外延层的扫描电镜照片,从图中可见各层界面非常清晰平整,图3(见图版I )为外延层腐蚀A l 0.7Ga 0.3A s 后的X 射线双晶衍射摇摆曲线,由衍射峰的对称性判断图中0,-1,+1峰分别为DBR 反射器的0级和±1级峰,并由衍射角度计算出DBR 的周期为8117nm ,与设计值偏差10%,峰a 对应(A l x Ga 1-x )0.5In 0.5P 外延层,失配度为1.5×10-3,由于(A l x Ga 1-x )0.5In 0.5P 的热膨胀系数小于GaA s 衬底的热膨胀系数,生长温度下匹配的外延层在室温测试时应为1×10-3正失配,所以(A l x Ga 1-x )0.5In 0.5P 外延层在生长温度下的失配度只有015×10-3.峰b 、c 、d 为(A l x Ga 1-x )0.5In 0.5P 限制层的干涉条纹,很强的干涉条纹也说明了外延层界面非常平整.图6 不同电流下L ED 管芯的电致发光光谱4 器件的光电特性外延片蒸发上下电极后光刻上电极解理成300×300Λm 芯片,测试管芯I 2V 特性和辐射功率随电流的变化如图4所示(见图版I ).20mA 时工作电压119V ,串联电阻1168,辐射功率01225mW .透明封装成Υ5L ED 灯,封装视角为(2Η1 2)15°.测试发光强度随电流的变化如图5所示(见图版I ).在20mA 时亮度达到1000m cd .20mA 、50mA 、80mA 电流下光谱分布如图6所示,20mA 时峰值波长在605nm 处,峰值宽(FW HM )1813nm .随着电流的增加,发光波长发生红移,并且半宽增加,这主要是由于(A l x Ga 1-x )0.5In 0.5P 材料的热导较差,温度效应引起的带隙减小大于带填充效应.3179期 王国宏等: L P 2M OCVD 制备A lGa InP 高亮度橙黄色发光二极管 417 半 导 体 学 报 19卷5 结论利用L P2M O CVD生长了高质量的A lGa InP高亮度橙黄色发光二极管外延材料,实现了20mA工作条件下,工作电压119V,发光波长峰值在605nm,峰值半宽为1813nm,管芯平均亮度达到20m cd,最大2914m cd,透明封装成视角(2Η1 2)15°的L ED灯亮度大于1000m cd,达到了国际目前高亮度发光二极管的产品水平.致谢 感谢南昌国营746厂刘和初总工、北京晶辉光电子有限公司刘铁墉总工、黄伟伟工程师在L ED管芯制备、封装和测试中的大力支持,感谢廉鹏、归强、王丽明、张洪琴、郭良等同志在器件制作中给予的帮助.参考文献[1] S.A.M aranow sk i,M.D.Cam ras,C.H.Chen et al.,SP IE,1997,3002:110.[2] H.Sugaw ara,K.Itaya,A pp l.Phys.L ett.,1992,61(15):1775.[3] D.E.A spnes,S.M.Kelso,R.A.L ohan et al.,J.A pp l.Phys.,1986,60(2):754.A lGa I nP H igh Br ightness Orange L ight Em itti ngD iodes M anufactured by L P-MOCVDW ang Guohong,M a X iaoyu,Cao Q ing,Zhang Yufang,W ang Shu tang,L i Yuzhang,Chen L ianghu i(N ational E ng ineering R esea rch Center f or Op toelectron ic D ev ices,Institu te of S e m icond uctors,T he Ch inese A cad e my of S ciences,B eij ing 100083)R eceived10February1998Abstract A lGa InP h igh b righ tness o range ligh t em itting di odes(L ED s)are fab ricated by low p ressu re m etalo rgan ic chem ical vapo r depo siti on(L P2M O CVD)techno logy.A lGa InP doub le hetero juncti on structu re is u sed as active layer.10p airs of A l0.5Ga0.5A s A l A s distribu ted B ragg reflecto r and7Λm A l0.7Ga0.3A s cu rren t sp reading layer are em p loyed to reduce the ab so rp ti on of GaA s sub strate and upp er anode resp ectively.A t20mA,the em itting p eak w avelength of L ED s is605nm w ith1813nm FW HM and01225mW radiati on pow er.B righ tness of the L ED ch i p s and L ED lam p s w ith15°view ing angle(2Η1 2)reach 2914m cd and1000m cd resp ectively.PACC:4255P,4260D,6865,7230。
AlGaInP红光LED的研制的开题报告
AlGaInP红光LED的研制的开题报告一、研究背景现代社会中，LED（Light-emitting diode）得到广泛应用，LED可以根据材料的不同发出不同波长的光。
因此，人们开始利用不同的材料，研发不同波长的LED，以适应不同的应用领域。
其中，AlGaInP（铝镓磷）红光LED由于其应用广泛，具有重要的研究价值。
目前，AlGaInP红光LED的研制技术已经较为成熟，但其制备过程中仍存在一些问题，制备工艺有待进一步优化。
二、研究目的本项目旨在通过实验研究，探索制备高品质AlGaInP红光LED的方法，优化制备工艺，提高LED的量子效率和亮度，以适应更广泛的应用场景。
三、研究内容1. 利用分子束外延（MBE）方法制备高品质AlGaInP红光LED，并优化制备工艺；2. 对材料进行物理性质分析，比如结晶形貌、晶格结构和光学性质等；3. 利用电学测试仪测量LED的电气性能，并对测试结果进行分析和优化；4. 对比实验不同制备工艺下LED的性能，并进行实验数据分析；5. 发展新的制备工艺，提高LED的产量和性能。
四、研究意义1. 改进制备工艺，有助于制备高品质AlGaInP红光LED，满足不同应用领域的需求；2. 验证实验数据，提高LED的量子效率和亮度，促进LED产业的发展；3. 发展新的制备工艺，提高LED的产量和性能，进一步推动LED产业的发展。
五、研究方法本项目采用实验研究方法，利用分子束外延（MBE）技术进行AlGaInP红光LED的制备，并对制备过程中的材料性质和电学性能进行分析。
同时，对比实验不同制备工艺下LED的性能，发展新的制备工艺，进一步提高LED的产量和性能。
六、预期成果1. 发表1-2篇论文，介绍本研究的研究内容、方法和实验结果；2. 提出新的制备工艺，提高LED的产量和性能；3. 探索制备高品质AlGaInP红光LED的方法，为LED产业的发展提供技术支持。