LED ના કાર્યકારી સિદ્ધાંત પરથી, એ સ્પષ્ટ થાય છે કે એપિટેક્સિયલ વેફર સામગ્રી એ LED નો મુખ્ય ઘટક છે. હકીકતમાં, તરંગલંબાઇ, તેજ અને ફોરવર્ડ વોલ્ટેજ જેવા મુખ્ય ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક પરિમાણો મોટાભાગે એપિટેક્સિયલ સામગ્રી દ્વારા નક્કી થાય છે. એપિટેક્સિયલ વેફર ટેકનોલોજી અને સાધનો ઉત્પાદન પ્રક્રિયા માટે મહત્વપૂર્ણ છે, જેમાં મેટલ-ઓર્ગેનિક કેમિકલ વેપર ડિપોઝિશન (MOCVD) એ III-V, II-VI સંયોજનો અને તેમના એલોયના પાતળા સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સ્તરો ઉગાડવા માટે પ્રાથમિક પદ્ધતિ છે. નીચે LED એપિટેક્સિયલ વેફર ટેકનોલોજીમાં કેટલાક ભવિષ્યના વલણો છે.
૧. બે-પગલાની વૃદ્ધિ પ્રક્રિયામાં સુધારો
હાલમાં, વાણિજ્યિક ઉત્પાદન બે-પગલાની વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ એકસાથે લોડ કરી શકાય તેવા સબસ્ટ્રેટની સંખ્યા મર્યાદિત છે. જ્યારે 6-વેફર સિસ્ટમ્સ પરિપક્વ છે, ત્યારે લગભગ 20 વેફરને હેન્ડલ કરતી મશીનો હજુ પણ વિકાસ હેઠળ છે. વેફર્સની સંખ્યામાં વધારો ઘણીવાર એપિટેક્સિયલ સ્તરોમાં અપૂરતી એકરૂપતા તરફ દોરી જાય છે. ભવિષ્યના વિકાસ બે દિશાઓ પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરશે:
- એક જ પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં વધુ સબસ્ટ્રેટ લોડ કરવાની મંજૂરી આપતી તકનીકોનો વિકાસ, તેમને મોટા પાયે ઉત્પાદન અને ખર્ચ ઘટાડવા માટે વધુ યોગ્ય બનાવે છે.
- ખૂબ જ સ્વચાલિત, પુનરાવર્તિત સિંગલ-વેફર સાધનોનો વિકાસ.
2. હાઇડ્રાઇડ વેપર ફેઝ એપિટાક્સી (HVPE) ટેકનોલોજી
આ ટેકનોલોજી ઓછી ડિસલોકેશન ઘનતા સાથે જાડા ફિલ્મોના ઝડપી વિકાસને સક્ષમ બનાવે છે, જે અન્ય પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને હોમોપીટેક્સિયલ વૃદ્ધિ માટે સબસ્ટ્રેટ તરીકે સેવા આપી શકે છે. વધુમાં, સબસ્ટ્રેટથી અલગ કરાયેલી GaN ફિલ્મો બલ્ક GaN સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ચિપ્સના વિકલ્પો બની શકે છે. જો કે, HVPE માં ખામીઓ છે, જેમ કે ચોક્કસ જાડાઈ નિયંત્રણમાં મુશ્કેલી અને કાટ લાગતી પ્રતિક્રિયા વાયુઓ જે GaN સામગ્રી શુદ્ધતામાં વધુ સુધારાને અવરોધે છે.
સી-ડોપેડ HVPE-GaN
(a) Si-ડોપેડ HVPE-GaN રિએક્ટરનું માળખું; (b) 800 μm- જાડા Si-ડોપેડ HVPE-GaN ની છબી;
(c) Si-ડોપેડ HVPE-GaN ના વ્યાસ સાથે મુક્ત વાહક સાંદ્રતાનું વિતરણ
૩. પસંદગીયુક્ત એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ અથવા લેટરલ એપિટેક્સિયલ ગ્રોથ ટેકનોલોજી
આ ટેકનિક ડિસલોકેશન ડેન્સિટીને વધુ ઘટાડી શકે છે અને GaN એપિટેક્સિયલ સ્તરોની સ્ફટિક ગુણવત્તામાં સુધારો કરી શકે છે. આ પ્રક્રિયામાં શામેલ છે:
- યોગ્ય સબસ્ટ્રેટ (નીલમ અથવા SiC) પર GaN સ્તર જમા કરવું.
- ટોચ પર પોલીક્રિસ્ટલાઇન SiO₂ માસ્ક લેયર જમા કરવું.
- GaN વિન્ડો અને SiO₂ માસ્ક સ્ટ્રીપ્સ બનાવવા માટે ફોટોલિથોગ્રાફી અને એચિંગનો ઉપયોગ કરવો.અનુગામી વૃદ્ધિ દરમિયાન, GaN પહેલા બારીઓમાં ઊભી રીતે વધે છે અને પછી SiO₂ સ્ટ્રીપ્સ પર બાજુની બાજુએ વધે છે.
XKH નું GaN-on-Sapphire વેફર
૪. પેન્ડીયો-એપીટેક્સી ટેકનોલોજી
આ પદ્ધતિ સબસ્ટ્રેટ અને એપિટેક્સિયલ સ્તર વચ્ચે જાળી અને થર્મલ મિસમેચને કારણે થતી જાળી ખામીઓને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે, જે GaN સ્ફટિક ગુણવત્તામાં વધુ વધારો કરે છે. પગલાંઓમાં શામેલ છે:
- બે-પગલાની પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને યોગ્ય સબસ્ટ્રેટ (6H-SiC અથવા Si) પર GaN એપિટેક્સિયલ સ્તર ઉગાડવું.
- સબસ્ટ્રેટ સુધી એપિટેક્સિયલ સ્તરનું પસંદગીયુક્ત એચિંગ કરવું, વૈકલ્પિક થાંભલા (GaN/બફર/સબસ્ટ્રેટ) અને ખાઈ માળખાં બનાવવા.
- ખાઈઓ ઉપર લટકાવેલા મૂળ GaN થાંભલાઓની બાજુની દિવાલોથી બાજુમાં વિસ્તરેલા વધારાના GaN સ્તરો ઉગાડવા.કોઈ માસ્કનો ઉપયોગ થતો ન હોવાથી, આ GaN અને માસ્ક સામગ્રી વચ્ચેના સંપર્કને ટાળે છે.
XKH નું GaN-ઓન-સિલિકોન વેફર
5. ટૂંકી-તરંગલંબાઇ UV LED એપિટેક્સિયલ સામગ્રીનો વિકાસ
આ યુવી-ઉત્તેજિત ફોસ્ફર-આધારિત સફેદ એલઈડી માટે મજબૂત પાયો નાખે છે. ઘણા ઉચ્ચ-કાર્યક્ષમ ફોસ્ફર યુવી પ્રકાશ દ્વારા ઉત્તેજિત થઈ શકે છે, જે વર્તમાન YAG:Ce સિસ્ટમ કરતાં વધુ તેજસ્વી કાર્યક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, જેનાથી સફેદ એલઈડી કામગીરીમાં સુધારો થાય છે.
૬. મલ્ટી-ક્વોન્ટમ વેલ (MQW) ચિપ ટેકનોલોજી
MQW માળખામાં, પ્રકાશ ઉત્સર્જક સ્તરના વિકાસ દરમિયાન વિવિધ અશુદ્ધિઓનું ડોપિંગ કરવામાં આવે છે જેથી વિવિધ ક્વોન્ટમ કુવાઓ બનાવવામાં આવે. આ કુવાઓમાંથી ઉત્સર્જિત ફોટોનનું પુનઃસંયોજન સીધું સફેદ પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે. આ પદ્ધતિ તેજસ્વી કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરે છે, ખર્ચ ઘટાડે છે અને પેકેજિંગ અને સર્કિટ નિયંત્રણને સરળ બનાવે છે, જોકે તે વધુ તકનીકી પડકારો રજૂ કરે છે.
૭. "ફોટોન રિસાયક્લિંગ" ટેકનોલોજીનો વિકાસ
જાન્યુઆરી ૧૯૯૯માં, જાપાનના સુમિટોમોએ ZnSe સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને સફેદ LED વિકસાવ્યું. આ ટેકનોલોજીમાં ZnSe સિંગલ-ક્રિસ્ટલ સબસ્ટ્રેટ પર CdZnSe પાતળી ફિલ્મ ઉગાડવાનો સમાવેશ થાય છે. જ્યારે વીજળીકૃત થાય છે, ત્યારે ફિલ્મ વાદળી પ્રકાશ ઉત્સર્જિત કરે છે, જે ZnSe સબસ્ટ્રેટ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને પૂરક પીળો પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરે છે, જેના પરિણામે સફેદ પ્રકાશ ઉત્પન્ન થાય છે. એ જ રીતે, બોસ્ટન યુનિવર્સિટીના ફોટોનિક્સ રિસર્ચ સેન્ટરે સફેદ પ્રકાશ ઉત્પન્ન કરવા માટે વાદળી GaN-LED પર AlInGaP સેમિકન્ડક્ટર સંયોજન મૂક્યું.
8. LED એપિટેક્સિયલ વેફર પ્રક્રિયા પ્રવાહ
① એપિટેક્સિયલ વેફર ફેબ્રિકેશન:
સબસ્ટ્રેટ → સ્ટ્રક્ચરલ ડિઝાઇન → બફર લેયર ગ્રોથ → N-ટાઇપ GaN લેયર ગ્રોથ → MQW લાઇટ-એમિટિંગ લેયર ગ્રોથ → P-ટાઇપ GaN લેયર ગ્રોથ → એનલિંગ → ટેસ્ટિંગ (ફોટોલ્યુમિનેસેન્સ, એક્સ-રે) → એપિટેક્સિયલ વેફર
② ચિપ ફેબ્રિકેશન:
એપિટેક્સિયલ વેફર → માસ્ક ડિઝાઇન અને ફેબ્રિકેશન → ફોટોલિથોગ્રાફી → આયન એચિંગ → N-ટાઈપ ઇલેક્ટ્રોડ (ડિપોઝિશન, એનિલિંગ, એચિંગ) → પી-ટાઈપ ઇલેક્ટ્રોડ (ડિપોઝિશન, એનિલિંગ, એચિંગ) → ડાઇસિંગ → ચિપ નિરીક્ષણ અને ગ્રેડિંગ.
ZMSH નું GaN-on-SiC વેફર
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-25-2025