建材之城讯:当前半导体照明产业的技术发展目标是彻底解决“两高一低”的技术问题,即高能效、高质量(含光色质量和可靠性)、低成本的技术。只有很好地解决这些技术问题,才能为人们提供节能、环保、健康、舒适的照明环境。解决"两高一低"的技术问题,应从产业链的主要部分,即衬底、外延、芯片、封装和应用等方面提出解决方案。
衬底、外延、芯片技术不断突破
全球外延、芯片企业有142家,我国投产36家,筹建25家。全球现有MOCVD约2800台,我国有700多台,投产400台左右。2011年全球芯片产量820亿只,2012年预计将达950亿只,芯片产能过剩35%。目前,白光的实验室光效可达254lm/W,产业化为140~150lm/W,最近Cree推出了160lm/W的产品。同时,蓝光光效达到300lm/W,红光光效达240lm/W,绿光光效达160lm/W。
半导体照明业“两高一低”需综合解决方案
图形化衬底(定向、纳米)和半极性、非极性衬底方面,通过改进工艺、简化流程、节省原料、降低成本等取得了很好的成果;同质外延方面,可采用多种方法生产GaN衬底,并在GaN衬底上生长GaN的LED,极大减少了MO源和高纯气体用量,有人预测可降低成本50%。
在8英寸的Si衬底上生长GaN,全球有多家公司已投入研发,由于可用现有多余的生产设备、简化工艺流程,将大幅度降低成本。同时,Aixtron推出以Si为衬底的外延炉,可严格控制弯曲度,均匀一致生产。这无疑将推动在8英寸的Si衬底上生长外延的进程,并可大幅度降低成本。
日本碍子公司的新外延技术由于大量减少位错密度,极大提高了LED性能指标,取得了突破性进展。
在芯片结构方面,已出现多种新结构,较典型的是六面体发光芯片,并采用多面表面粗化技术,减少界面反射,提高光萃取率,从而提高外量子效率。三星公司采用纳米级的六角棱锥结构技术做出的LED,可实现半极性、非极性生长GaN,散热好、晶体质量好,实现了多色光的白光LED,取得突破性进展。
据有关报道,综合来看,许多外延、芯片的重大技术创新,大部分是针对提高性能和降低成本的关键技术问题,所以有机构专家分析预测,未来10年外延成本将以每年25%的速率降低。
综上,由于GaN外延、芯片技术的不断突破,采用不同衬底、新结构和纳米级技术等,可生长低位错的GaN,并做出高光效LED。在没有波长转换时,其光效可超过300lm/W(理论值可达400lm/W);采用荧光粉波长转换时,光效可超过200lm/W(理论值可达263lm/W),还可开拓单芯片发多色的新技术路线。同时,采用新技术和大圆片技术生长外延,可大幅度降低外延、芯片的制作成本。
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