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LED 15
1.6.2 光转换型白光LED 16
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GaN 236
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