LED外延基础知识byEntropyVIP专享VIP免费

LED外延基础知识制造一部彭昀鹏目录半导体基础知识外延结构与生长原理常见异常分析半导体基础知识半导体的定义晶体能带的形成N型、P型半导体PN结发光原理半导体基础知识物体电阻率导体半导体绝缘体Ω·CM<10e-410e-3~10e9>10e9什么是半导体？物体的导电能力，一般用材料电阻率的大小来衡量。电阻率越大，说明这种材料的导电能力越弱。表给出以电阻率来区分导体，绝缘体和半导体的大致范围。半导体基础知识-晶体单晶晶体多晶固体：非晶体固体可分为晶体和非晶体两大类。原子无规则排列所组成的物质为非晶体。而晶体则是由原子规则排列所组成的物质。在整个晶体内，原子都是周期性的规则排列，称之为单晶。由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体称为多晶。闪锌矿结构半导体基础知识-能带能级、能带————禁带、导带、价带能级：电子是不连续的，其值主要由主量子数N决定，每一确定能量值称为一个能级。能带：大量孤立原子结合成晶体后，周期场中电子能量状态出现新特点：孤立原子原来一个能级将分裂成大量密集的能级，构成一相应的能带。（晶体中电子能量状态可用能带描述）导带：对未填满电子的能带，能带中电子在外场作用下，将参与导电，形成宏观电流，这样的能带称为导带。价带：由价电子能级分裂形成的能带，称为价带。（价带可能是满带，也可能是电子未填满的能带）禁带：在导带与夹带之间，电子无法存在的能带，称为禁带。半导体基础知识-P型、N型载流子：电子、空穴掺杂：施主掺杂-N型半导体受主掺杂-P型半导体对GaN晶体而言，当生长时，加入SiH4，Si原子会取代Ga原子的位置，由于Ga是三价的，Si是四价的，因此多出一个电子，属于n型掺杂。反之，加入Cp2Mg，Mg原子会取代Ga原子的位置，由于Mg是二价，因此少了一个电子（多一个电洞），属于p型掺杂。半导体基础知识-PN结、发光形成PN结——电子、空穴注入——复合发光外延结构与生长原理外延原材料气相外延原理外延结构各层生长原理和条件Buffer-U1-U2-nGaN-MQW-pGaN-AlGaN外延结构与生长原理-原料衬底---蓝宝石衬底（AL203）MO源---TMGa(三甲基镓)；TEGa(三乙基镓)；TMAL(三甲基铝)；TMIN(三甲基铟)；CP2Mg(二茂镁)气体---NH3；N2；H2；SiH4价格晶格常数nm晶格失配度热胀系数10-6K-1应用厂商GaN$1600.319(钨锌)5.596H-SiC$2200.3083.5%4.20美国Osram蓝宝石（Al2O3）$200.47613.8%7.50日本、台湾、大陆Si(111)$20.54317%3.59南昌晶能光电ZnO2%LiAlO21.4%外延结构与生长原理-气相外延HHHNCH3GaCH3CH3GaCH4=CH3•+H•H•+H•=H2CH3•radicalGa(CH3)3+NH3GaN+3CH4HHHNGaCH3CH3CH3H2H2H2H2外延结构与生长原理-整体结构衬底Buffer大约30nmu-GaNMQW（barrier+well)GaN/InGaN约为300nmP-GaN约为300nmAlGaN约为200nmn-GaN约4000nm外延结构与生长原理-Buffer由于衬底（AL203）与GaN材料的晶格失配较大，故在生长GaN之前需要生长一层薄薄的缓冲层，我们将其称为Buffer层。高压（500T）、低温条件下通入TMG，在衬底表面快速沉积一层缓冲层。由于晶格失配，此时GaN结晶质量较差。反射率曲线上升。外延结构与生长原理-Roughing即U1层，形成结晶质量较高的晶核，并以之为中心形成岛装生长。首先在停止通入TMG的情况下升至高温（1000℃以上），在高温高压条件下，Buffer中结晶质量不好的部分被烤掉，留下结晶质量较高的晶核。此时反射率将下降至衬底本身的反射率水平。保持高温高压，通入TMG，使晶核以较高的结晶质量按岛装生长。此时反射率将降至0附近。以上为3D生长过程。外延结构与生长原理-Recovery即U2层，此时使外延从3D生长向2D生长转变。略微提高温度，降低气压（200T），使晶岛相接处的地方开始连接，生长，直至外延表面整体趋于平整。随着外延表面趋于平整，反射率将开始上升。此时由于外延片表面与衬底层的反射光将发生干涉作用，反射率将开始呈现正弦曲线震荡。外延结构与生长原理-nGaN在u-GaN之上生长n-GaN做为电子注入层。保持2D生长GaN的条件，通入SiH4，Si原子会取代Ga原子的位置，由于Ga是三价的，Si是四价的，因此多出一个电子，属于n型掺杂...