在LED芯片中蓝宝石与Si基衬底的优缺点分析

    近年来，新型宽禁带化合物半导体材料的发展迅速，特别是GaN材料。因其具有较好的化学稳定性和热稳定性，在光电子应用领域一直备受关注。由于大尺寸的GaN 单晶材料很难获得，通常都通过异质外延方法获取高质量的GaN 材料。一般衬底的选择都需遵循一系列的原则，例如晶体结构是否一致、晶格常数和热膨胀系数是否匹配等。目前，器件量级的GaN 基材料很多是生长在蓝宝石衬底上或Si衬底之上的。

　　蓝宝石是GaN外延方面使用最早且最普遍的衬底，主要是因为蓝宝石同样具有稳定的化学和物理性质。而且，蓝宝石还具有光学特性好、成本适中等优点，在各个领域均被广泛地使用。但其也有弱点，如果在蓝宝石衬底直接高温生长GaN，将会导致大量的缺陷，这是因为在GaN外延层和蓝宝石衬底之间存在着较大的晶格失配及热应力失配所致。在工业界，研究人员通常通过生长数十纳米的低温GaN或高温AlN缓冲层，以确保后续高温GaN的外延晶体质量。另外，研究人员还研发了一种沿着侧向发展且合并的生长技术即图形化衬底技术，因其没有掩膜和不存在生长的间断，能得以有效地降低GaN外延层中的位错密度，在一定程度上也较大地提高了LED发光的萃取效率。

　　与蓝宝石衬底相比，硅衬底也具有多种优点，比如成本低、尺寸大、高质量及优异的导电和导热性能等。使用硅片作为GaN外延层生长的衬底，光电集成也是具有相当魅力且应用潜力广阔;但在生长技术层面上，Si衬底上生长GaN的难度要比蓝宝石衬底更具有挑战性，因为Si衬底与GaN的晶格失配和热失配更大，在生长过程中特别是外延片从高温冷却至室温条件下，外延表面更易出现裂纹，进而会导致高密度的位错。

　　每天一句话，送给在IC、泛IC和投资圈奋斗的你我，让我们共勉——选择与放弃，是生活与人生处处需要面对的关口。昨天的放弃决定今天的选择，明天的生活取决于今天的选择。人生如戏，每个人都是自己的导演。只有学会选择和懂得放弃的人，才能赢得精彩的生活。