与衬底的晶体结构相同或相近、晶格常数失配度小、结晶性能好、缺陷密度小 2、界面特性好, 有利于外延材料成核且黏附性强 3、化学稳定性好, 在外延生长的温度和气氛中不容易分解和腐蚀 4、热学性能好, 包括导热性好和热失配度小 5、导电性好, 能制成上下结构 6、光学性能好, 制作的器件所发出的光被衬底吸收小 7、机械性能好, 器件容易加工,包括减薄、抛光和切割等 8、价格低廉。 9、大尺寸, 一般要求直径不小于 2英吋。衬底的选择要同时满足以上九个方面是非常困难的。所以,目前只能通过外延生长技术的变更和器件加工工艺的调整来适应不同衬底上的半导体发光器件的研发和生产。用于氮化镓研究的衬底材料比较多,但是能用于生产的衬底目前只有二种,即蓝宝石 Al2O3 和碳化硅 SiC 衬底。各类 GaN 衬底的技术对比衬底材料优点问题蓝宝石( Al2O3 )光学性能好化学稳定性好硬度过高(莫氏硬度 9) 机械加工性能差导热性差,大电流下散热问题严重碳化硅( SiC )光学性能好导热性、化学稳定性好价格昂贵机械加工性能差 Si 成本低导电性、导热性、热稳定性好吸光性强,发光效率低晶格失配、热失配 LED 外延片的衬底材料考虑的因素: 1、衬底与外延膜的结构匹配: 外延材料与衬底材料的晶体结构相同或相近、晶格常数失配小、结晶性能好、缺陷密度低; 2、衬底与外延膜的热膨胀系数匹配: 热膨胀系数的匹配非常重要,外延膜与衬底材料在热膨胀系数上相差过大不仅可能使外延膜质量下降, 还会在器件工作过程中,由于发热而造成器件的损坏; 3、衬底与外延膜的化学稳定性匹配: 衬底材料要有好的化学稳定性, 在外延生长的温度和气氛中不易分解和腐蚀,不能因为与外延膜的化学反应使外延膜质量下降;4、材料制备的难易程度及成本的高低: 考虑到产业化发展的需要,衬底材料的制备要求简洁,成本不宜很高。衬底尺寸一般不小于 2英寸。
全文预览
