中科院半导体照明研发中心成果总结

    中科院半导体照明研发中心在2007年取得了一系列重要成果,在半导体照明用高效图形衬底外延,高效大功率LED及紫外LED方面攻克了材料与工艺方面的难题，获得高质量的外延材料，并解决了大功率LED面临的内量子效率，提取效率、散热等关键问题。

（1）图形衬底级外延技术的进展
    重点开展了低成本的衬底图形化技术研究，获得了重复性好、成品率高、成本低的实用化图形衬底制备技术，并进行了批量生产验证。结合MOCVD外延生长工艺进行了图形衬底的结构、形貌、尺度、工艺规范化等深入研究。有关图形衬底技术已申请五项发明专利，发表文章10篇。图形衬底已批量生产近千片，共生长近百炉次，进入量产验证阶段。LED结构材料质量和相应的高效、大功率LED器件性能有了大幅度的提高。目前采用图形衬底外延制作的批量小功率LED芯片典型的性能指标为：小芯片尺寸(14mil×14mil) 20mA下，正向工作电压为3.0V，中心波长为460nm,光输出功率大于15mW。光输出功率提高50%以上。

（2）高效大功率LED开发
    创造性的采用双透明电极结构以及垂直结构技术，在高效大功率LED工艺方面取得了突破。

    条状双透明电极LED
    该结构的主要优势在于：采用P、N双透明电极,相比传统结构(N金属电极) ，光效提高15%以上；采用条状结构，光学、热学特性均优于传统方形结构；采用ITO作为透明电极，透过率（>90%）优于半透明金属电极；制作工艺相对简单。
    目前已经完成了双透明电极LED的结构优化、关键工艺技术及封装技术研究，实现了350mA注入电流下白光LED光通量达到80lm,工作电压达到3.2V，光效70lm/W。

垂直结构LED
    解决了垂直结构LED的关键工艺技术,包括低损伤台面隔离技术、晶片键合技术、激光剥离技术，采用高温键合、电镀等工艺，实现了多种高热导率衬底和GaN外延片的键合，采用激光剥离技术实现剥离成品率大于95%，制备出功率型垂直结构LED的原型器件。

3）深紫外LEDs进展
    在AlGaN材料研究方面，针对AlGaN材料外延生长困难，难以获得高质量晶体材料的问题入手，详细研究了AlGaN材料生长的预反应问题、获得的晶体质量差、容易在表面形成由于应力而产生的裂纹等问题。目前已经成功地解决了AlGaN材料的裂纹问题，获得了无裂纹的高结晶质量AlGaN材料，其（0002）面的X射线双晶衍射半高宽小于200弧秒；获得了Al组分高达85％的AlGaN材料；优化了超晶格界面；AlGaN材料的室温光荧光PL和CL发光波长小于300nm。成功制备了300nm以下UVLED器件，输出功率达到毫瓦量级。
    在AlN衬底研究部分，建立了一套生长AlN单晶的工艺技术，包括单晶生长的热场、原料高温烧结脱氧、单晶自发成核控制、生长动力和生长速度控制、晶粒尺寸放大等关键技术。现已生长出直径45毫米的AlN晶锭，其中的最大晶粒尺寸为15毫米。同时开展了晶片的切割、抛光等加工技术研究，可获得表面光滑、透明的小尺寸晶片。