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氮化物襯底材料的研究與開發(fā)

2008-07-30 14:48    【  【打印】【我要糾錯】

  導(dǎo)讀:Ⅲ-Ⅴ族化合物,例如,GaN、AlN、InN,這些材料都有二種結(jié)晶形式:一種是立方晶系的閃鋅礦結(jié)構(gòu),而另一種是六方晶系的纖鋅礦結(jié)構(gòu)。以藍(lán)光輻射為中心形成研究熱點的是纖鋅礦結(jié)構(gòu)的氮化鎵、氮化鋁、氮化銦,而且主要是氮化鎵、氮化鋁、氮化銦的固溶體。這些材料的禁帶是直接躍遷型,因而有很高的量子效率。用氮化鎵、氮化鋁、氮化銦這三種材料按不同組份和比例生成的固溶體,其禁帶寬度可在2.2eV到6.2eV之間變化。這樣,用這些固溶體制造發(fā)光器件,是光電集成材料和器件發(fā)展的方向。

  寬帶隙的GaN基半導(dǎo)體在短波長發(fā)光二極管、激光器和紫外探測器,以及高溫微電子器件方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景;對環(huán)保,其還是很適合于環(huán)保的材料體系。半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展分類所示的若干主要階段,其每個階段均能形成富有特色的產(chǎn)業(yè)鏈。世界各國現(xiàn)在又投入了大量的人力、財力和物力,以期望取得GaN基高功率器件的突破,并且居于此領(lǐng)域的制高點!暗镆r底材料與半導(dǎo)體照明的應(yīng)用前景”文稿介紹了氮化物襯底材料與半導(dǎo)體照明的應(yīng)用前景的部分內(nèi)容。

  GaN、AlN、InN及其合金等材,是作為新材料的GaN系材料。對襯底材料進行評價要就襯底材料綜合考慮其因素,尋找到更加合適的襯底是發(fā)展GaN基技術(shù)的重要目標(biāo)。評價襯底材料要綜合考慮襯底與外延膜的晶格匹配、襯底與外延膜的熱膨脹系數(shù)匹配、襯底與外延膜的化學(xué)穩(wěn)定性匹配、材料制備的難易程度及成本的高低的因素。InN的外延襯底材料就現(xiàn)在來講有廣泛應(yīng)用的。自支撐同質(zhì)外延襯底的研制對發(fā)展自主知識產(chǎn)權(quán)的氮化物半導(dǎo)體激光器、大功率高亮度半導(dǎo)體照明用LED,以及高功率微波器件等是很重要的!暗镆r底材料的評價因素及研究與開發(fā)”文稿介紹了氮化物襯底材料的評價因素及研究與開發(fā)的部分內(nèi)容。

  氮化物襯底材料與半導(dǎo)體照明的應(yīng)用前景

  GaN是直接帶隙的材料,其光躍遷幾率比間接帶隙的高一個數(shù)量級。因此,寬帶隙的GaN基半導(dǎo)體在短波長發(fā)光二極管、激光器和紫外探測器,以及高溫微電子器件方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景;對環(huán)保,其還是很適合于環(huán)保的材料體系。

  1994年,日本的Nicha公司在GaN/Al2O3上取得突破,1995年,GaN器件第一次實現(xiàn)商品化。1998年,GaN基發(fā)光二極管LED市場規(guī)模為US$5.0億,2000年,市場規(guī)模擴大至US$13億。據(jù)權(quán)威專家的預(yù)計,GaN基LED及其所用的Al2O3襯底在國際市場上的市場成長期將達(dá)到50年之久。GaN基LED及其所用的Al2O3襯底具有獨特的優(yōu)異物化性能,并且具有長久耐用性。預(yù)計,2005年GaN基器件的市場規(guī)模將擴大至US$30億,GaN基器件所用的Al2O3襯底的市場規(guī)模將擴大至US$5億。

  半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展分類所示的若干主要階段,其每個階段均能形成富有特色的產(chǎn)業(yè)鏈:

  第一階段(特種照明時代,2005年之前),其中有:儀器儀表指示;金色顯示、室內(nèi)外廣告;交通燈、信號燈、標(biāo)致燈、汽車燈;室內(nèi)長明燈、吊頂燈、變色燈、草坪燈;城市景觀美化的建筑輪廓燈、橋梁、高速公路、隧道導(dǎo)引路燈,等等。

延伸閱讀:氮化物 襯底 材料
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