GaN简介学习教程.pptx

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1、内容人类发光照明的历史LED 的发展史GaN的发展历史GaN的性质GaN的应用GaN 的制备方法GaN的市场前景第1页/共51页第一页，编辑于星期五：二十点 二十七分。人类发光照明的历史第2页/共51页第二页，编辑于星期五：二十点 二十七分。LED 的发展史1962 年 GaAs19 年 GaN第3页/共51页第三页，编辑于星期五：二十点 二十七分。LED 的内部结构第4页/共51页第四页，编辑于星期五：二十点 二十七分。红光和蓝光有什么不同？材料能隙（禁带宽度）的不同导致发光颜色的不同 =1024/Eg（nm）：电子和空穴复合才能发光第5页/共51页第五页，编辑于星期五：二十点 二十七分。为

2、什么蓝光和绿光出现得比红光晚？GaAs 衬底蓝宝石 衬底GaAs 结构Ga 结构同质外延红光异质外延蓝绿光缺乏合适的衬底材料第6页/共51页第六页，编辑于星期五：二十点 二十七分。同质外延和异质外延同质外延异质外延第7页/共51页第七页，编辑于星期五：二十点 二十七分。异质外延的缺点生长后晶体质量差，缺陷多做成器件后发光效率低器件的使用寿命短第8页/共51页第八页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN衬底隆重登场-为同质外延而生第9页/共51页第九页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的发展历史GaN的研究始于20世纪60年代1986年用MOCVD 在蓝宝石上成功生长出GaN 薄膜19

3、89年成功实现型掺杂的GaN1994年蓝光开始商业化1996年蓝光激光器研发成功第10页/共51页第十页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的性质原子结构：六角密排结构第11页/共51页第十一页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的性质ac第12页/共51页第十二页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的性质宽禁带半导体直接带隙半导体Jpn.J.Appl.Phys.54,030101(2015)第13页/共51页第十三页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的性质Jpn.J.Appl.Phys.54,030101(2015)第14页/共51页第十四页，编辑于星期五：二十点 二十七分

4、。GaN 的应用发光二极管发光二极管LEDGaNGaN应用应用功率功率功率功率器件器件器件器件光电光电光电光电器件器件器件器件激光二极管激光二极管LD场效应晶体管场效应晶体管FET高电子迁移率高电子迁移率晶体管晶体管HEMT功率放大器功率放大器Power Amplifier4G蜂窝基站工业微波加热无线供电l高耐压（600V）l体积小型化l功效显著提高l显色指数高，能发出接近自然 光的漂亮白色光l高发光效率LED照明激光器第15页/共51页第十五页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的应用-LED第一支发蓝光的PN节Jpn.J.Appl.Phys.55,030101(2016)SPECIA

5、L REVIEW第16页/共51页第十六页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的应用-激光器J.Phys.D:Appl.Phys.47(2014)073001第17页/共51页第十七页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的应用应用厂商第18页/共51页第十八页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤MOCVDHVPE自分离激光剥离HVPE 二次生长研磨抛第19页/共51页第十九页，编辑于星期五：二十点 二十七分。晶体生长和人类的进步Japanese Journal of Applied Physics54,050101(2015)第20页/共51页第二十页，编辑于星

6、期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤1 -MOCVDMOCVD （金属有机化学气相沉积）在蓝宝石衬底上生长一层4um左右的GaN，称为Mo-Template第21页/共51页第二十一页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤1 -MOCVD19 x 219片机第22页/共51页第二十二页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤1 -MOCVD低温（550度）在蓝宝石上面生长缓冲层（成核层 25nm）高温（1050度）生长GaN层（成膜层）特点：生长速度慢，厚度好控制，晶体质量好。第23页/共51页第二十三页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN

7、的制备步骤1 -MOCVDTwo-step growth gives blue light to the world !Isamu Akasaki2014年诺贝尔物理学奖获得者第24页/共51页第二十四页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤2-HVPEHVPE （氢化物气象外延）在Mo-Template 上继续生长GaN第25页/共51页第二十五页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤2-HVPEHVPE （氢化物气象外延）HCL +Ga GaCL+H2 （900度）GaCL +NH3 GaN +HCL +NH4CL（1000度）特点：生长速度快，可以达到

8、100um/h以上，适合用于生长GaN厚膜衬底第26页/共51页第二十六页，编辑于星期五：二十点 二十七分。为什么GaN不能在蓝宝石上一直生长厚？晶格失配和热失配第27页/共51页第二十七页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3-蓝宝石和GaN的分离蓝宝石和GaN的分离自分离：生长到一定厚度，通过应力实现分离激光剥离：通过激光扫描的方式实现分离第28页/共51页第二十八页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3 之自分离 K.Yamane et al.Journal of Crystal Growth 358(2012)14视频1000度第29页/共51页

9、第二十九页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3 之自分离Na Lin,Jiejun Wu APPLIED PHYSICS LETTERS 104,012110(2014)特点：生长时间长，合格率偏低浪费原材料。第30页/共51页第三十页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3 之激光剥离第31页/共51页第三十一页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3 之激光剥离第32页/共51页第三十二页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3 之激光剥离蓝宝石GaNX J Su，K Xu J.Phys.D:Appl.Phys.4

10、6(2013)205103第33页/共51页第三十三页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤3 之激光剥离GaN蓝宝石特点：合格率比较高对衬底的要求低不浪费原材料适合量产第34页/共51页第三十四页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤4 HVPE 二次生长HVPE 二次生长250-300um650-750um第35页/共51页第三十五页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤5 研磨抛磨边退火减薄抛光第36页/共51页第三十六页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤5之磨边去除衬底边缘多晶第37页/共51页第三十七页，编辑

11、于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤5之退火去除应力第38页/共51页第三十八页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤5之减薄第39页/共51页第三十九页，编辑于星期五：二十点 二十七分。自支撑GaN的制备步骤5之抛光第40页/共51页第四十页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的表征之平整度TTVTTV定义：TTV是Total thickness variation的缩写，名为总厚度变化，总厚度变化是指在厚度扫描或一系列点的厚度测量中，最大厚度与最小厚度的绝对差值。计算方法：TTV=|a|-|b|a表示晶片最大厚度b表示晶片最小厚度小于10um第41页/共

12、51页第四十一页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的表征之表面粗糙度AFM :原子力显微镜，利用原子之间的范德华力作用来呈现样品的表面特性第42页/共51页第四十二页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的表征之表面粗糙度5 X 5 um第43页/共51页第四十三页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的表征之位错密度刃位错螺位错第44页/共51页第四十四页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的位错密度-XRD表征XRD测试仪器第45页/共51页第四十五页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的位错密度-XRD表征第46页/共51页第四十六页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN的位错密度-XRD表征第47页/共51页第四十七页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的市场第48页/共51页第四十八页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的市场第49页/共51页第四十九页，编辑于星期五：二十点 二十七分。GaN 的市场第50页/共51页第五十页，编辑于星期五：二十点 二十七分。感谢您的观看。第51页/共51页第五十一页，编辑于星期五：二十点 二十七分。