LED通用照明进入到规模性爆发的关键时期，进一步提高LED的发光效率和降低LED的制备成本仍然非常重要。目前，在外延方法、能量转换效率、热能管理、生产设备和工艺过程控制方面，LED仍有大幅提升空间。材料与装备技术对于LED性价比的提升至关重要，也是LED照明市场获得发展的关键推动力。
2016年11月15日至17日，一年一度的半导体照明国际盛会--第十三届中国国际半导体照明论坛（SSLCHINA2016）即将在北京国际会议中心拉开帷幕。在11月16日下午(14:00-17:30，三层305E)举行的“材料与装备技术分会”聚拢了该领域一大批国际专家和企业家，畅谈产业核心材料及重大装备新进展，聚焦国产化装备及材料新进展。分会主持由中科院半导体研究所研究员、中科院半导体照明研发中心副主任王军喜和佐治亚理工大学教授Russell Dupuis共同担任。
该分会特邀中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米测试中心研究员、主任徐科，北京大学教授于彤军 ，Application Engineering CCS高级部门经理、AIXTRON SE Adam R Boyd，北京北方华创微电子装备有限公司副总裁兼PVD装备事业部总经理丁培军，美国新泽西理工学院电子与计算机工程系助理教授Hieu P T NGUYEN，荷兰飞利浦知识产权与标准部SCIL Nanoimprint Solutions合作创始人Rob.J. VOORKAMP，北京康美特科技有限公司博士、技术总监孙宏杰，美国维易科精密仪器有限公司市场营销总监Mark Mckee ，中微半导体高级工艺工程师李洪伟，美国维易科(Veeco)精密仪器有限公司CTO 等等国内外嘉宾分别做报告。
会上，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所纳米测试中心研究员、主任徐科分享了“氮化镓衬底生长的最新进展”。北京大学教授于彤军在“准周期性碳纳米管的纳米掩模上高质量的氮化镓生长”的报告中指出：“运用碳纳米管（CNT）在蓝宝石衬底上形成纳米尺度的具有二维准周期的掩膜，通过生长过程的控制，进行了纳米尺度和微米尺度的侧向外延的组合生长，实现了位错密度达到 4.51×107cm-2的高质量GaN外延膜。”
进一步，运用该技术的GaN模板上生长了紫光LED结构，芯片的峰值内量子效率相对常规的芯片提高3倍以上，在电流密度为 86.1A/cm2时光功率提高4倍以上，同时-5V的反向漏电流达到nA水平，比常规的芯片低两个数量级。这一纳米掩模上一步外延的技术的运用，显著提高了GaN外延晶体质量，并且具有价格低、技术兼容性好的优势，为以紫外LED为代表的、性能与位错密度密切相关的器件的制备，提供了新的技术思路。
德国爱思强股份有限公司应用工程CCS高级部门经理Adam R Boyd，介绍了在干蚀刻图案蓝宝石衬底（DPSS）上使用31x4”规格的Aixtron AIX R6 MOCVD设备大规模生产InGaN基蓝光LED。 该系统在连续运行的模式下操作，首先对波长、光输出功率（LOP）和静电放电（ESD）量进行检测，确保LED运行和生产的稳定性之后，再开始对喷头进行清洗。相比以前运行后清洗喷头的操作模式，现在的吞吐量可提升超过10%。
以ESD最佳产量为目标，通过在缓冲层设计实验，确定绝对缓冲层的生长温度窗口，特别是依据Inside P400读数，考虑缺陷相关的形态和相关实验。通过这种方法我们已经证明了在连续运行模式下ESD率＞90%，可用于批量生产InGaN蓝光LED。
中微半导体高级工艺工程师李洪伟分享了“大尺寸基片上生长的GaN基LED和HEMT器件”的主题报告，他表示：“对于硅基GaN生长，必须施加适当的缓冲层以补偿在外延生长和冷却期间产生的拉伸应力，以获得无裂纹膜。高质量GaN基LED和HEMT结构已经在具有AMEC MOCVD平台的6英寸和8英寸硅基板上生长出来。已经实现了超过5微米的无裂纹外延层。通过使用非晶SixNy掩模层可以大大提高GaN结晶质量。（102）晶面的x射线回摆曲线FWHM小于400弧秒，证实了高质量GaN-on-Si外延层。通过选择合适的晶片载流子来优化硅晶片上的光致发光（PL）波长均匀性，可以改进MQW生长期间的晶片弯曲。具有5靘外延层的GaN-on-Si HEMT展示了高垂直击穿电压特性，在GaN层中碳浓度高达5.6×1019 cm-3。霍尔测量显示电子迁移率为1950 cm2/V?s，2DEG载流子密度分别为9.7×1012 cm-3。”
美国新泽西理工学院电子与计算机工程系助理教授Hieu P T Nguyen在题为“III族氮化物纳米线LED和激光器：下一代照明技术” 主题报告中指出，未来固态照明的一大挑战是所有基于半导体的全彩色LED的发展，包括单片集成蓝色，绿色，和红色的器件，这些器件具有超高效、长期稳定性和颜色可调发射。采用了常规的GaN基量子井异质结器件，然而，已经被他们的低效率和绿色到红色光谱范围的效率下降严重限制了。最近的研究表明，这些关键的挑战可以通过使用III族氮化物纳米线异质结构解决。在此背景下，我们研究了InGaN / GaN / AlGaN点在纳米核壳结构的外延和内在特征，在几乎无缺陷的GaN纳米线中结合自组织的InGaN量子点，实现内在的白光发射。通过设计载流子动力学，我们表明，此种III族氮化物纳米线LED可以在蓝色，绿色和红色光谱范围内呈现出高效率的发射。
荷兰飞利浦知识产权与标准部门SCIL Nanoimprint Solutions合作创始人Rob.J. Voorkam介绍了“SCIL纳米压印解决方案和高性价比大容量纳米蓝宝石晶片结构”报告。他表示，图案式蓝宝石基板通常用来生产氮化镓LED。图案式蓝宝石基板上的微结构能够增强氮化镓生长，并且提高消光效率。将结构的尺寸减小到纳米量级可以产生更高的效率和更低的图案式蓝宝石基板的成本。未来市场向大晶圆方向发展。常规的图案式蓝宝石基板生产技术（光刻和hard stamp NIL技术）不能提供经济的方式实现在大晶圆上生产微纳量级的图案式蓝宝石基板。Soft-stamp NIL克服了光刻技术和hard stamp NIL技术的主要劣势，具有很好的发展前景，但它仍然具有一些缺点。并提出了如何采用SCIL技术解决soft-stamp NIL技术的局限，并且在大的非平晶圆上实现10纳米以下的分辨率。
美国维易科精密仪器有限公司市场营销总监Mark Mckee介绍了，通过高性能As/P MOCVD和离子束溅射技术加快光子发展情况。他表示，随着人们对数据通信、传感、红外照明和光纤泵浦的需求增多，光子器件如VCSEL激光器，EE激光器越来越受欢迎。未来五年现有和新增应用将呈现两位数增长。MOCVD技术和设备满足了光子制造商对生产设备的需求。这是器件制造迈出的关键一步，MOCVD技术严格的性能要求和技术创新满足了客户日益增长的需求。这些创新必然推动高收益和生产力，降低制造成本和增强设备制造商的盈利能力。
此外，AR和HR的低吸收涂层需要长久的使用寿命和卓越的性能。离子束溅射是一种已被证明的沉积技术，实现了所需的性能。本演讲将重点放在新k475i™MOCVD平台，其实现了光子器件大批量制造的成本要求，以及显著证明了AR和HR涂层所用的SPECTOR?离子束溅射技术。
北方微电子公司PVD装备事业部总经理丁培军分享了磁控溅射AlN薄膜在LED、MEMS和HEMT领域中的应用演讲报告。他介绍说，北方华创公司根据多年来在物理气相沉积（PVD）领域的丰富经验，成功开发出了应用于2英寸~6英寸的AlN薄膜沉积设备。在LED领域，AlN缓冲层的加入，可以有效提升LED器件的光电性能、提高MO设备产能和降低生产成本。利用磁控溅射的原理，在衬底材料上制备目标厚度的高品质的AlN薄膜，根据SEM、XRD和AFM测试结果，AlN薄膜结构为沿C轴的柱状生长，结晶品质高，表面光滑平整。
在AlN表面外延生长GaN后，其GaN表面非常光洁，GaN FWHM的（002）/（102）可以达到90/140arcsec；通过对LED芯片TEM的观察和分析，我们发现GaN与AlN界面处的原子结合排布比较规则，GaN外延和MQW的生长过程中位错较少，原子排布整齐有序，这些均有利于减少器件的漏电流和提高器件的寿命；制备的LED器件性能较无AlN缓冲层的制程相比，亮度提升1-4%、Vf下降0.05V、Vr提升50%以上，ESD结果提升30%以上。目前设备在中国大陆和台湾LED市场得到的广泛的应用。UV领域的使用也有了初步的结果，北方华创AlN 已经在UVA领域获得应用，在UVB和UVC领域正在优化过程中。
