王江波：高效率白光LED芯片关键技术开发与展望

王江波：高效率白光LED芯片关键技术开发与展望
2012-11-13 11:50:45 中国半导体照明网芦丽行业分类:其它浏览

　　】“为了将半导体白光照明从目前的特殊照明领域推广到普通照明领域，从而进入千家万户，必须提高LED发光效率，提高发光的可靠性和稳定性，改进封装技术，开发出大功率的发光芯片，解决大功率时的散热和荧光粉衰减的问题，成为半导体照明产业发展的基本目标。”2012年 11月5日，在第九届中国国际半导体照明论坛（CHINASSL2012）暨芯片、器件、封装与模组技术分会上，华灿光电股份有限公司总裁助理兼研发部经理王江波表示，“为此，在新型衬底工艺，超晶格缓释应力、降低位错密度，量子阱结构设计和生长，提高p-型GaN质量，进行表面处理提高出光效率，降低p-型接触电阻，全面推广ITO电极、倒装焊、激光衬底剥离、采用网状电极、解决大功率芯片散热问题、静电保护技术等方面还有大量的工作可做。”

　　【中国半导体照明网讯】“为了将半导体白光照明从目前的特殊照明领域推广到普通照明领域，从而进入千家万户，必须提高LED发光效率，提高发光的可靠性和稳定性，改进封装技术，开发出大功率的发光芯片，解决大功率时的散热和荧光粉衰减的问题，成为半导体照明产业发展的基本目标。”2012年 11月5日，在第九届中国国际半导体照明论坛（CHINASSL2012）暨芯片、器件、封装与模组技术分会上，华灿光电股份有限公司总裁助理兼研发部经理王江波表示，“为此，在新型衬底工艺，超晶格缓释应力、降低位错密度，量子阱结构设计和生长，提高p-型GaN质量，进行表面处理提高出光效率，降低p-型接触电阻，全面推广ITO电极、倒装焊、激光衬底剥离、采用网状电极、解决大功率芯片散热问题、静电保护技术等方面还有大量的工作可做。”

　　会上，王江波通过“高效率白光LED芯片关键技术开发与展望”的主题报告，详细阐述了实现高效率LED关键技术的发展现状、特点和趋势，并针对LED芯片内量子效率和光提取效率的提升介绍了外延生长和芯片处理的技术研究重点，以及华灿光电在用于照明的中大功率白光LED芯片的实现方案、技术特点、研发方向进行了介绍。

　　王江波指出，要实现高效率白光LED，必须从LED外延材料生长，LED芯片加工及表面处理工艺，LED白光芯片封装结构及器件散热管理技术等方面着手进行创新优化，提升GaN基LED的载流子注入效率、内量子效率、取光效率和荧光转换效率及LED照明器件的使用寿命，并且对高晶体质量GaN和InGaN/GaN MQW有源区的外延生长、大注入电流内量子效率变化、光子晶体提高光萃取效率、LED散热和封装技术、荧光粉热控等一些关键技术进行深入研究。

　　“原材料和载气的纯度、合适的衬底温度、反应室气体压强、Ⅲ-Ⅴ元素抵达衬底比例和生长速率的控制以及合适掺杂浓度的分配等，是获得高质量外延片的关键因素。”王江波认为，作为LED发光芯片的核心部分，高质量、合适厚度、In组份及适度掺杂的多量子阱层的生长技术是获得高效率LED发光器件的关键。

　　王江波强调，改进LED的白光性能必须严格控制荧光粉层的浓度、厚度、形状及均匀性，可以克服现有LED主流灌封点胶工艺在粉层结构、形状上的弊端，实现对荧光粉涂层形状、厚度、均匀性的有效控制，从而确保高性能器件的生产。“平面工艺的集成优势，使工艺过程可控性得以明显提高，从而有效提高器件生产的色度一致性。”

　　此外，针对解决目前LED封装产业的共性问题和强化我国LED封装的国际竞争能力等方面，王江波也发表了自己的观点，“这需要从衰减特性、基于照明级应用的新型封装结构结、高光提取率的封装工艺技术、高可靠性等方面对白光LED封装的关键技术进行更加深入的研究。”

　　“虽然当前白光LED芯片的性能已获得极大进展，但如何进一步改进InGaN基LED材料性质，克服LED的效率瓶颈，仍是今后研究的一个重要课题。” 王江波指出，在目前阶段，要实现在任何波段获得超高内量子效率（>90%）的LED材料，还有很多工作需要做。“我们认为，最理想的情况是，在单个氮化物半导体体系在盖蓝、绿、红这三个基色波段都可以获得理想的量子效率，这样有助于降低多基色芯片组合白光技术的成本。”除此之外，还需要克服量子效率随注入电流的增加而降低的问题，这也是当前限制大功率白光LED芯片的一个主要因素。

　　最后，王江波表示，目前有结果表明，通过合适的异质结构设计、掺杂的配比以及在非/半极性方向生长等方法，均可降低电流溢出、俄歇复合等损害发光的通道，从而缓解降低效率回落的问题。相信随着更深入的理论和实验方面的研究，不久的将来可以有效地解决该问题。

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