外延生长的基本原理与应用领域

外延生长的基本原理与应用领域

外延生长的基本原理是，在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有蓝宝石和

SiC，Si）上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底

表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。

MOCVD

金属有机物化学气相淀积（Metal-OrganicChemicalVaporDeposition，简称MOCVD），1968 年由美国洛克威尔公司提出来的一项制

备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是

一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于

GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色

或紫外发光二极管芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。

日亚化工（株）

日亚化工是GaN系的开拓者，在LED和激光领域居世界首位。在蓝色、白色LED市场遥遥领先于其他同类企业。它以蓝色LED的开发而闻

名于全球，与此同时，它又是以荧光粉为主要产品的规模最大的精细化工厂商。它的荧光粉生产在日本国内市场占据70％的比例，在

全球则占据36％的市场份额。荧光粉除了灯具专用的以外，还有CRT 专用、PDP 专用、X 光专用等类型，这成为日亚化工扩大LED事业的

坚实基础。除此以外，日亚化工还生产磁性材料、电池材料以及薄膜材料等精细化工制品，广泛地涉足于光的各个领域。

在该公司LED 的生产当中，70％是白色LED，主要有单色芯片型和RGB三色型两大

类型。此外，该公司是世界上唯一一家可以同时量产蓝

色LED和紫外线LED两种产品的厂商。以此为基础，日亚化工不断开发出新产品，特别是在SMD（表面封装）型的高能LED方面，新品层

出不穷。

2004 年10月，日亚化工开发出了发光效率为50lm/W的高能白色LED。该产品成功地将之前量产产品约20lm/W的发光效率提高了2.5 倍。

同月底，日亚化工开始向特定客户提供这种产品的样品，并计划在2005年夏季之前使其月产量达到100万个。新LED主要针对车载专用

前灯和照明市场。它的光亮度胜过HID光源，因此对目前占据15％车前灯市场的HID 光源（High Intensity Cischarge）构成了很大的

威胁。日亚化工计划于2006年上半年正式批量生产该产品，并计划于2007年，以与HID 同样的价格正式销售这种更明亮的产品。

以蓝色、白色LED市场的扩大为起爆剂，日亚化工的总销售额也呈现出逐年上升的势头，由1996年的290亿日元增长到2003年的1810 亿

日元。这期间，荧光粉的销售额每年基本稳定在300亿日元左右。到2003年，LED相关产品的销售额已经占了总销售额的85.1％，为

1540 亿日元。2003年全球LED市场约为6000亿日元，因此，日亚化工占据了约25％的全球市场份额。

目前日亚化学的紫外460nmLED，外部量子效率达到36%，白色发光效率达到60 lm/W。

丰田合成（株）

如果将LED比喻为汽车，那么可以说，日亚化工提出了车轮和发动机的概念，而丰田合成则提出了车体和轮胎的概念。1986年，受名

誉教授赤崎先生的委托，丰田合成利用自身在汽车零部件薄膜技术方面的积累，开始展开LED方面的研发工作。1987年，受科学技术振

兴事业团的开发委托，丰田合成成功地在蓝宝石上形成了LED电极。因此，把丰田合成誉为“蓝色LED的先锋”并不为过。

丰田合成在近年来的发展速度也相当快。1998年，其销售额为63 亿日元，但到2002年，已增长至252亿日元。2003年，由于手机白色

光源亮度不足、中国台湾和韩国等地采取低价策略以及欧洲显示屏市场的低迷等诸多原因，致使丰田合成没能完成原计划销售340亿日

元的任务，但是其销售额和利润均达到历史最高水平。

其中增长最多的是手机专用的白色LED。由2002 年的27亿日元增长为123亿日元，占总销售额的四成。其余的为蓝色、蓝绿色和3in1型

的白色LED。2003年，国内销售占8成，为237 亿日元。海外销售：亚洲47亿日元。

在应用方面，手机占了72％。此外应用较多的还有液晶背光、按键、背面液晶背光

（3in1）等。信号设备、大型显示屏等方面的应用

也比较多。2004年，丰田合成原计划销售420亿日元，但由于手机市场低迷，于是不得不将销售计划修正为300亿日元。

为了攻夺日亚化工占据手机背光市场90％的市场份额，丰田合成意图提高白色LED的光亮度，于2004年秋季开发出光亮度为1000mcd级

的白色LED“TG WHITEⅡ”，这比原来的600－700mcd 亮了很多。紧接着，丰田化合又开始开发1300mcd的白色LED。

此外，汽车导航系统和电脑专用液晶控制器、TV专用大型液晶的背光等也是丰田化合的目标市场。照明应用方面的设计开发也正在紧

锣密鼓之中。丰田化合的生产据点除了爱知县平和町的工厂以外，还在佐贺县武雄市建立了生产蓝色LED等GaN LED 的第二个生产据点

。其设备投资总额达156亿日元，计划2006 年月产量达到2亿个。届时两个工厂的总生产能力可达到月产4.2 亿个，其目标是2008年LED

的销售额达到1200亿日元。

Lumileds

创建于1999年，Lumileds照明是世界著名的LED生产商，在包括自动照明、计算机显示、液晶电视、信号灯及通用照明在内的固态照明

应用领域中居领先地位。公司获得专利的Luxeon是首次将传统照明与具有小针脚、长寿命等优点的LED相结合的高功率发光材料。公司

也提供核心LED 材料和LED封装产品，每年LEDs 的产品达数十亿只，是世界上最亮的红光、琥珀光、蓝光、绿光和白光LED生产商。公司

总部在加利福尼亚州的圣荷塞，在荷兰、日本和马来西亚有分支机构，并且拥有遍及全球各地的销售网络。

Lumileds的前身是40年前惠普公司的光电子事业部。是惠普的专家们从无到有创建的。到了90年代后期，在意识固态发光的前景后，

惠普和当时世界上最大的照明设备公司之一的飞利浦公司开始了如何一起发展最新的固态照明技术并引入市场的计划。1999年惠普公

司一分为二，她的光电子事业部被安捷伦技术公司收购，同年11 月，巨大的市场潜力

促使安捷伦和飞利浦组成了Lumileds公司，赋予

其开发世界上亮度最大的LED发光材料的使命，并向市场推广。今天的Lumileds，作

为一个安捷伦科技和飞利浦照明的合资公司，继续

领导着世界固态照明产业的发展。

GELcore

GELcore 是GE照明与EMCORE公司的合资公司，创建于1999年1 月，总部位于美国新泽西州。公司致力于高亮度LED产品的研发和生产。

通过把GE先进的照明技术、品牌优势和全球渠道与EMCORE权威的半导体技术相结合，GELcore已经在转变人们对照明的认识过程中扮演