降低LED晶片成本的技術解讀

　　當你的燈泡壞了時，你會到當地的材料行找替代品，此時你可能會遇到比過去任何時刻都要多種類的燈泡供你選擇。假如你的政府還沒有禁用白熾燈的話，你可以購買一堆這類的燈泡。這類燈泡具有極佳的色彩特性，但是非常沒有效率?；蛘吣憧赡芸吹揭欢研∏傻奈灩鉄簦鼈兙哂泻煤芏嗟男时憩F，壽命也比較長，可是它們可能不能調光，丟棄的時候也必須非常小心，因為它們內部含有水銀。最後，但不是最不重要的，是你可能會在架上看到一種新的燈具─LED燈。它的壽命長達50，000小時，遠超過其他燈具的壽命。它的發(fā)光效率也比小巧的螢光燈好，同時它可以與你原有的調光器搭配。可惜的是它的售價極高，你可能需要花20美元或更多錢才能買到一顆等同於60W的燈泡。

　　令人咋舌的高價主要來自LED燈內有許多藍光的GaN LED元件，它們會激發(fā)磷原子以發(fā)出黃色光，經由混色達到白光的輸出。為了降低GaN成本，讓這種固態(tài)照明元件更受世人矚目，許多研究人員正試著在大尺寸的矽晶圓上制造此類元件。

　　將原材料轉移到矽材料上可以減少依賴另外兩種材料的生產成本：藍寶石與SiC基板。雖然它們目前廣為使用，但都非常昂貴。而200mm矽晶圓可以便宜地在目前產能利用率下降的200mm晶圓廠中進行生產。

　　目前有幾家晶片制造商正努力地實現GaN-on-silicon LED，包括Osram、Bridgelux-Toshiba、以及Samsung。這些公司的研究人員正試圖改良大尺寸矽晶圓上的磊晶品質，因為這是產品商品化前的最大挑戰(zhàn)。要在矽晶圓上成長高品質的InGaN/GaN多重量子井 （Multi-quantum wells， MQWs），需要一層特殊的AlN成核層 （nucleation），以及極佳的中介緩沖層。在多重量子井之上，則需要相當高品質的同質磊晶材料以確保高制作良率。在新加坡A*STAR （Agency for Science， Technology and Research） 的材料與工程研究所內（Materials Research and Engineering），我們持續(xù)關注這些問題，并且取得相當程度的突破。我們已經在200 mm的 （111） 矽晶圓上制作出GaN藍光LED元件，并且予以驗證。