LED芯片应用与照明材料现状解析
在量子阱结构方面,引入电子阻挡层阻挡电子泄露提高发光效率已经成为LED外延结构的常规方法。此外,优化量子阱的势垒和势阱仍将是重要工艺环节,如何调节应力,实现能带裁剪,可以制备不同发光波长的LED。在芯片覆盖层方面,如何提高p型层的材料质量、p型层空穴浓度、导电性能和解决大电流下droop效应仍然是当务之急。
芯片
在芯片工艺方面,如何提高光提取效率并得到更好的散热方案成为芯片设计的主旨,并相应研发了垂直结构、表面粗化、光子晶体、倒装结构、薄膜倒装结构(TFFC)、新型透明电极等技术。其中,薄膜倒装结构利用激光剥离、表面粗化等技术,可以较大幅度提高出光效率。
芯片应用
针对蓝光LED激发黄色荧光粉的白光LED技术方案较低的荧光转换效率,RGB多芯片白光和单芯片无荧光粉白光成为未来白光LED的主要技术趋势,效率较低的绿光LED则成为RGB多芯片白光的主要限制因素,未来半极性或非极性绿光LED将成为重要的发展趋势。在解决白光LED显色方面,可利用紫光或紫外LED激发RGB三色荧光粉,获得高显色白光LED技术,但必然牺牲一部分效率。目前,紫光或紫外光芯片效率已经获得很大进步,日亚化学公司生产的365nm波长紫外LED外量子效率已经接近50%。未来紫外LED将获得更多应用,且无其它紫外发光体系材料代替,发展前景非常巨大。一些发达国家已纷纷投入大量人力、物力开展UVLED的研究。而氮化物的红光红外光波段应用,除了环境之外,无论是价格还是性能都难以与砷化物竞争,因而前景不是很明朗。
根据以上阐述可知,围绕半导体照明的上游材料及设备已经获得很大的发展,尤其在效率方面,蓝光波段已经接近理想效率,芯片在半导体照明灯具的价格比也大幅度下降,未来半导体照明将从光的效率向光品质方向发展,这要求芯片材料冲破蓝光领域,同时向长波长和短波长方向发展,而绿光、紫光和紫外光LED芯片将是研究重点。