未來(lái)5年 氮化鎵襯底引領(lǐng)LED襯底發(fā)展潮流

　　在當今日美壟斷LED芯片核心技術(shù)的格局下，中國LED企業(yè)如何打破格局，完成技術(shù)攻堅，促進(jìn)LED發(fā)展顯得尤為重要。目前，LED襯底類(lèi)別包括藍寶石、碳化硅、硅以及被稱(chēng)為第三代半導體材料的氮化鎵。

　　與傳統襯底材料相比，氮化鎵具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、電子飽和漂移速度高、抗輻射能力強和良好的化學(xué)穩定性等優(yōu)越特性，是迄今理論上電光、光電轉換效率最高的材料體系。時(shí)至今日，氮化鎵襯底相對于藍寶石、碳化硅等襯底的性能優(yōu)勢顯而易見(jiàn)，最大難題在于價(jià)格過(guò)高。

　　厚膜的襯底產(chǎn)品方面：產(chǎn)品有10～50微米的不同規格，常用的是20～30微米。位錯密度在107cm～3量級，根據不同的技術(shù)參數可分為兩種即n型摻雜與半絕緣。n型摻雜主要運用于LED等光電器件，半絕緣主要運用于電力電子、微波器件上。

　　自支撐氮化鎵(GaN)襯底方面：位錯密度在105cm-3量級，根據不同的技術(shù)參數分為三種，即n型摻雜、半絕緣與非摻雜。n型氮化鎵，主要運用于LED、激光器方面;半絕緣則運用于高功率微波器件或大電流高電壓的開(kāi)關(guān)上。非摻雜即高純度氮化鎵，在探測器上的應用較為廣泛，要求材料的電子濃度越低越好。納維非摻雜氮化鎵產(chǎn)品，X射線(xiàn)(002)半峰寬為50秒、(102)半峰寬為80秒左右，塊體材料的電子遷移率超過(guò)1500cmV-1s-1，處于國際前列水平。納維是國際上能夠生產(chǎn)銷(xiāo)售氮化鎵自支撐晶片的少數幾個(gè)單位之一。

　　HVPE法生長(cháng)GaN自支撐襯底

　　HVPE主要是金屬鎵、氯化氫、氨氣，金屬鎵和氯化氫發(fā)生反應，生成氯化鎵，氯化鎵在200℃后變成氣體，以這個(gè)為原材料，進(jìn)而通過(guò)在襯底表面上與氨氣反應變成氮化鎵。HVPE這種生成方法，在表面的化學(xué)飽和度非常高，因此，其生長(cháng)速度非?？?，比MOCVD的生長(cháng)速度快50～100倍，它一個(gè)小時(shí)能夠生長(cháng)200～300個(gè)微米，可以在短時(shí)間內把這個(gè)材料變成高質(zhì)量的氮化鎵，這是它的一個(gè)特點(diǎn)。

　　未來(lái)5年，氮化鎵的價(jià)格將下降10～20倍，4～6寸進(jìn)入市場(chǎng)

　　現在LED盛行的風(fēng)潮下，氮化鎵作為半導體發(fā)光二極管應用于LED照明也已經(jīng)在中國發(fā)展得風(fēng)起云涌。氮化鎵襯底上的同質(zhì)外延與藍寶石襯底上的異質(zhì)外延，單從技術(shù)角度上講，異質(zhì)外延缺陷密度比同質(zhì)外延的氮化鎵高出2～3個(gè)數量級;氮化鎵具有導電的特點(diǎn)，可以做成垂直結構的芯片，這樣，外延片的利用面積比藍寶石的提高1.5倍;做成垂直結構之后，氮化鎵上電流密度可以很高，期望一個(gè)氮化鎵襯底上的芯片可以抵十個(gè)藍寶石襯底上的芯片。美國的Sorra和日本的NGK已經(jīng)開(kāi)始大力開(kāi)發(fā)這類(lèi)芯片，并取得重要突破，達到同樣亮度，氮化鎵襯底上制作的LED能耗比傳統芯片低一半以上。

　　隨著(zhù)氮化鎵的規模量產(chǎn)和價(jià)格的下降，以及LED外延技術(shù)的不斷發(fā)展，當將芯片電流密度提高到5～10倍時(shí)，氮化鎵在LED上運用的優(yōu)勢會(huì )比藍寶石明顯很多，這是大家看好的未來(lái)的一個(gè)發(fā)展方向。預計未來(lái)5年，用于LED的氮化鎵襯底價(jià)格能夠降10～20倍，氮化鎵襯底在單位流明價(jià)格上會(huì )取得顯著(zhù)優(yōu)勢。我們對未來(lái)非常有信心。

　　未來(lái)氮化鎵襯底不完全取代藍寶石襯底

　　藍寶石襯底根據它獨特的優(yōu)勢，以及通過(guò)規模生產(chǎn)在未來(lái)大幅降低成本的可能性，在未來(lái)很長(cháng)一段時(shí)間里將成為L(cháng)ED襯底市場(chǎng)主流。對此，徐總表示認同，在數量規模上，藍寶石一定是未來(lái)一段時(shí)期的主流?，F在不同襯底技術(shù)在細分領(lǐng)域上發(fā)展還不是很充分。將來(lái)氮化鎵大規模發(fā)展之后也不會(huì )完全取代藍寶石。

　　藍寶石襯底在對亮度等各方面要求不高時(shí)有它的優(yōu)勢。未來(lái)通用照明及對發(fā)光強度要求光效，光的穩定性等要求非常高的情況下，氮化鎵的產(chǎn)品有它的優(yōu)勢。尤其是將LED作為新的光源，不是說(shuō)簡(jiǎn)單的紅綠藍景觀(guān)燈，而用在投影儀上，投射燈、汽車(chē)燈、閃光燈等方面，氮化鎵襯底有它的絕對優(yōu)勢。

　　韓國當初預計，LED液晶電視的需求量非常大，每臺LEDTV需要900顆LED，算起來(lái)這個(gè)需求非常大，但是隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展，現在做LED電視實(shí)際只需要100顆不到，而不是當初的900顆，這樣，需求量差不多縮小了十倍。