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第1章 传统蓝宝石衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片1

1.1 LED的发展态势1

1.1.1 LED的优势1

1.1.2 LED的应用领域及发展1

1.2 LED的发展史3

1.3 选用蓝宝石作为LED衬底的原因4

1.4 蓝宝石的基本性质5

1.4.1 蓝宝石的晶体结构5

1.4.2 蓝宝石的物理性质7

1.5 蓝宝石衬底上LED的器件结构9

1.5.1 缓冲层9

1.5.2 GaN的掺杂11

1.5.3 InxGa1-xN/GaN多量子阱12

1.5.4 电子屏蔽层14

1.6 白光LED制程15

1.6.1 多芯片组合型白光LED15

1.6.2 光转换型白光LED16

1.7 世界上主要的蓝宝石LED供应商17

1.7.1 日亚化工17

1.7.2 丰田合成17

1.7.3 飞利浦照明18

1.7.4 首尔半导体18

1.7.5 其他18

1.8 蓝宝石LED面临的问题与局限18

1.8.1 晶体缺陷影响器件性能19

1.8.2 导热性差导致热失效20

1.8.3 极化影响发光效率21

1.8.4 光提取率低22

1.8.5 横向电流结构局限大24

1.8.6 知识产权受限24

1.9 传统蓝宝石衬底上LED外延材料及芯片的小结与展望25

参考文献26

第2章 新型衬底29

2.1 概述29

2.2 新型衬底的主要种类33

2.2.1 图形化蓝宝石衬底33

2.2.2 Si衬底35

2.2.3 金属衬底36

2.2.4 新型氧化物衬底37

2.2.5 自支撑衬底41

2.2.6 非极性衬底42

2.3 小结44

参考文献45

第3章 图形化蓝宝石衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片50

3.1 图形化蓝宝石衬底50

3.2 PSS的应用价值51

3.2.1 传统蓝宝石衬底的不足51

3.2.2 PSS的优势52

3.3 PSS的制作54

3.3.1 PSS的制作工序54

3.3.2 刻蚀方法56

3.3.3 纳米压印刻蚀技术59

3.4 PSS供应商现状61

3.5 PSS的发展趋势62

3.5.1 图案形状从简单向优化发展62

3.5.2 PSS与其他技术的结合73

3.6 PSS的图案设计77

3.6.1 基于实验的图案设计77

3.6.2 基于模拟的图案设计80

3.7 PSS的外延层生长及芯片性能85

3.7.1 PSS的外延层生长85

3.7.2 PSS-LED的材料及芯片性能88

3.8 PSS蓝宝石衬底上GaN基LED的小结与展望93

3.8.1 PSS与激光剥离技术结合94

3.8.2 PSS在大尺寸芯片上的应用94

3.8.3 小结与展望95

参考文献96

第4章 Si衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片103

4.1 Si衬底的定义103

4.2 Si衬底材料的制备工艺104

4.3 Si衬底供应商106

4.4 Si衬底上LED外延材料发展的意义106

4.5 Si衬底上LED外延材料与芯片的制备工艺108

4.5.1 缓冲层技术114

4.5.2 激光剥离技术117

4.5.3 图形衬底技术118

4.5.4 镜面结构124

4.6 Si衬底LED外延材料及芯片的小结与展望126

参考文献127

第5章 金属单晶衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片131

5.1 金属单晶衬底的定义及概述131

5.2 金属单晶衬底上LED外延材料及芯片制备的意义132

5.3 金属单晶衬底材料的制备工艺132

5.3.1 金属单晶的生长工艺133

5.3.2 金属单晶衬底的加工工艺135

5.4 金属衬底上LED外延材料生长及芯片制备的工艺137

5.4.1 激光剥离技术和PLD技术的介绍137

5.4.2 激光剥离技术制备金属单晶衬底上的LED芯片139

5.4.3 直接在金属单晶衬底上外延生长Ⅲ族氮化物薄膜141

5.5 金属衬底上LED外延材料及芯片的小结与展望158

参考文献159

第6章 新型氧化物衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片163

6.1 新型氧化物衬底定义及种类163

6.1.1 新型氧化物衬底定义163

6.1.2 新型氧化物衬底种类164

6.2 新型氧化物衬底材料的制备工艺167

6.2.1 新型氧化物单晶制备技术167

6.2.2 新型氧化物单晶衬底的制备173

6.3 新型氧化物衬底上外延生长氮化物薄膜的主要方法与工艺174

6.3.1 缓冲层技术175

6.3.2 衬底表面处理技术179

6.3.3 气氛的调整183

6.3.4 PLD技术184

6.3.5 其他186

6.4 新型氧化物衬底LED芯片及器件186

6.4.1 LiGaO2基LED芯片186

6.4.2 MgAl2O4基LED芯片187

6.4.3 LiAlO2基LED芯片187

6.4.4 LSAT基LED芯片188

6.5 新型氧化物衬底LED外延材料及芯片的小结与展望191

参考文献192

第7章 自支撑GaN衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片195

7.1 自支撑GaN衬底的定义195

7.2 发展自支撑GaN衬底上LED外延材料与芯片的意义196

7.3 自支撑GaN衬底的制备198

7.3.1 GaN单晶厚膜的制备198

7.3.2 自支撑GaN衬底的进一步加工202

7.4 自支撑GaN衬底的供应205

7.5 自支撑GaN衬底上LED外延材料生长及芯片制备的工艺205

7.5.1 自支撑GaN衬底用于大功率LED垂直结构的外延生长206

7.5.2 自支撑GaN作为半极性或非极性LED衬底材料210

7.6 国内外主要研究团队213

7.7 自支撑GaN衬底上外延材料及芯片的小结与展望213

参考文献214

第8章 非极性衬底上蓝／白光LED外延材料及芯片216

8.1 非极性LED的兴起216

8.1.1 极性LED的局限及其解决方法216

8.1.2 非极性LED的定义及其优势219

8.2 非极性LED外延材料及芯片221

8.2.1 非极性LED外延材料的发展现状221

8.2.2 蓝宝石223

8.2.3 γ-LiAlO2衬底226

8.2.4 β-LiGaO2衬底228

8.2.5 SiC衬底及其优势231

8.2.6 Si衬底235

8.2.7 自支撑非极性GaN236

8.2.8 其他衬底247

8.3 非极性衬底上LED外延材料及芯片的小结与展望248

参考文献248