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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 材料区 » 晶体 » 晶体应用 » 【讨论】蓝宝石衬底
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zxf905

木虫 (正式写手)

[交流] 【讨论】蓝宝石衬底已有10人参与

蓝宝石衬底
蓝宝石晶体是第三代半导体材料GaN外延层生长最好的衬底材料之一，其单晶制备工艺成熟。GaN为蓝光LED制作基材。
       一、GaN外延层的衬底材料
1、SiC与GaN晶格失配度小，只有3.4%，但其热膨胀系数与GaN差别较大，易导致GaN外延层断裂，并制造成本高，为蓝宝石的10倍
2、Si成本低，与GaN晶格失配度大，达到17%，生长GaN比较难，与蓝宝石比较发光效率太低。
3、蓝宝石晶体结构相同（六方对称的纤锌矿晶体结构），与GaN晶格失配度大，达到13%，易导致GaN外延层高位错密度（108—109/cm2）。为此，在蓝宝石衬底上AlN或低温GaN外延层或SiO2层等，先进方法可使GaN外延层位错密度达到106/cm2水平。
       二、蓝宝石、GaN的品质对光致发光的影响蓝宝石单晶生长技术复杂，获得低杂质、低位错、低缺陷的单晶比较困难。蓝宝石单晶质量对GaN外延层的质量有直接的影响，其杂质和缺陷会影响GaN外延层质量，从而影响器件质量（发光效率、漏电极、寿命等）。
蓝宝石单晶的位错密度一般为104/cm2数量级，它对GaN外延层位错密度（108—109/cm2）影响不大。
       三、蓝宝石衬底制作主要包括粘片、粗磨、倒角、抛光、清洗等，将2英寸蓝宝石衬底由350—450μm（4英寸600μm左右）减到小于100μm（4英寸要厚一些    四、蓝宝石基板市场上2英寸蓝宝石基板的主要技术
高纯度  ——  99.99%以上（4—5N）
晶向 —— 主要是C面，C轴（0001）±0.3°  
翘曲度 —— 20μm
厚度 —— 330μm—430μm±25μm
表面粗糙度 ——  Ra<0.3
背面粗糙度 —— Ra<1μm（不是很严格）
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1楼2010-08-24 08:34:11
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chairuipeng

银虫 (正式写手)
帝夫: 呵呵，这里不奖励沙发~ 2011-02-16 23:37:51
沙发！
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2楼2010-08-24 09:01:25
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drg1984

荣誉版主 (著名写手)

奋斗
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖交流
帝夫(金币+1): 感谢您的回帖！ 2011-02-16 23:38:03
先进方法可使GaN外延层位错密度达到106/cm2水平
‘106/cm2水平可以吗？？？
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春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪。若无闲事挂心头，便是人间好时节。
3楼2011-01-03 14:08:12
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houlucky

木虫 (正式写手)
学习了！！！
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4楼2011-02-16 22:12:11
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lin14051

至尊木虫 (著名写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
drg1984(金币+1): 谢谢回帖交流！ 2011-06-06 14:30:13
引用回帖:
Originally posted by drg1984 at 2011-01-03 14:08:12:
先进方法可使GaN外延层位错密度达到106/cm2水平
‘106/cm2水平可以吗？？？

目前认为GaN中的位错对发光的影响不太大，而且位错有可能有助于GaN光电材料的发光，GaN主要用于发光器件，这种水平制作LED足够了，LD的话位错越少越好。
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暂无
5楼2011-05-05 10:20:50
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drg1984

荣誉版主 (著名写手)

奋斗
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
Originally posted by lin14051 at 2011-05-05 10:20:50:
目前认为GaN中的位错对发光的影响不太大，而且位错有可能有助于GaN光电材料的发光，GaN主要用于发光器件，这种水平制作LED足够了，LD的话位错越少越好。

那衬底的方向对GaN有什么影响吗？
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6楼2011-05-05 10:59:11
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lin14051

至尊木虫 (著名写手)
★ ★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
drg1984(金币+1): 谢谢回帖交流！ 2011-06-06 14:30:23
引用回帖:
Originally posted by drg1984 at 2011-05-05 10:59:11:
那衬底的方向对GaN有什么影响吗？

常规的c面的sapphire衬底对应的是Ga面的GaN（极性GaN），质量好但是由于器件工作过程中的斯塔克效应导致发光效率降低；r面的sapphire衬底上生长的是非极性GaN，m面sapphire衬底上生长的是半极性GaN，非极性和半极性GaN的发光效率要更高一些！
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暂无
7楼2011-05-05 12:21:16
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drg1984

荣誉版主 (著名写手)

奋斗
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
Originally posted by lin14051 at 2011-05-05 12:21:16:
常规的c面的sapphire衬底对应的是Ga面的GaN（极性GaN），质量好但是由于器件工作过程中的斯塔克效应导致发光效率降低；r面的sapphire衬底上生长的是非极性GaN，m面sapphire衬底上生长的是半极性GaN，非极性和半 ...

非常感谢您的回答和帮助！
再想问下为什么c面是极性面，这个在哪里能学到？谢谢！
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8楼2011-05-05 15:26:42
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lin14051

至尊木虫 (著名写手)
★
小木虫(金币+0.5):给个红包，谢谢回帖
引用回帖:
Originally posted by drg1984 at 2011-05-05 15:26:42:
非常感谢您的回答和帮助！
再想问下为什么c面是极性面，这个在哪里能学到？谢谢！

http://www.zhongsou.net/led%E4%BA%A7%E4%B8%9A/news/8709061.html
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9楼2011-05-10 13:58:16
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drg1984

荣誉版主 (著名写手)

奋斗
引用回帖:
Originally posted by lin14051 at 2011-05-10 13:58:16:
http://www.zhongsou.net/led%E4%BA%A7%E4%B8%9A/news/8709061.html

非常感谢！
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春有百花秋有月，夏有凉风冬有雪。若无闲事挂心头，便是人间好时节。
10楼2011-05-10 19:23:11
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