成都配资网氮化镓单晶的制备却是异常困难

发光二极管（Light Emitting Diode，LED）是一种将电能转化为光能的固态半导体器件。相比于传统照明光源，LED照明具有更加节能和环保的优点，在汽车照明、交通信号、指示、显示屏、景观、特种照明、通用照明等方面得到了广泛的应用，是照明领域的发展趋势。

LED芯片结构示意图

晶圆是LED器件的核心部件，影响着LED器件的性能和寿命，在半导体照明产业中占据着至关重要的位置。由于LED芯片中的外延薄膜是在晶圆上生长，在选择晶圆材料时要求其晶格结构、化学稳定性以及热膨胀系数等属性与外延薄膜高度匹配，以此提高外延薄膜的生长质量。晶圆材料的化学稳定性好，与外延薄膜的晶格结构一致、热膨胀系数失配率小，则LED器件的性能和使用寿命越高。

蓝宝石晶体，来源：天通股份

虽然考虑到晶格匹配的最优化，氮化镓单晶做衬底无疑是最好的选择，这样可以大大提高外延薄膜的质量，降低位错密度，提高发光效率，然而，氮化镓单晶的制备却是异常困难，受到一定程度的限制。而目前能商业化生产的衬底之一的碳化硅，它有许多突出的优点，但不足方面也很突出，如价格太高、晶体品质不如Al2O3好及机械加工性能相对较差等。并且，SiC材料的衬底对波长380 nm以下的不可见光具有一定的吸收性，因而不宜进行紫外LED器件的研发。

单晶蓝宝石的晶体结构与氮化镓相似，两者之间的晶格系数失配率较小，所以蓝宝石可以满足氮化镓薄膜的生长需求。同时蓝宝石机械强度高、成本低廉，生产技术已发展的较为成熟，成为氮化镓基LED应用最广泛的晶圆材料。

目前，蓝宝石晶圆的量产工艺主要包括有长晶、切片、研磨、抛光等多道工序，每道工序都影响着最后的半导体器件品质。

蓝宝石晶圆加工流程示意图

天通银厦新材料有限公司成立于2014年，是天通控股股份有限公司的全资子公司，公司是用改良泡生法制造大尺寸蓝宝石晶体的行业龙头企业。9月19日，中国粉体网将在中国·重庆举办2025第二届全国高纯氧化铝粉体制备技术及应用交流大会，届时，天通银厦新材料有限公司副总经理、技术负责人康森将带来题为《大尺寸蓝宝石晶圆技术进展及其半导体领域的应用趋势》的报告。

专家简介：

康森，材料学博士，高级工程师，现任天通银厦新材料有限公司副总经理、技术负责人，主要负责公司技术创新发展。多年来一直专注于蓝宝石晶体材料生长及加工技术领域，提出大尺寸单晶生长新思路，实现多项原创性技术突破，实现了100kg到1000kg蓝宝石晶体生长，该技术已达到世界领先水平；在超精密加工方面，突破了超薄超平整晶圆的精密加工技术，实现高端显示用8英寸蓝宝石衬底晶片自主可控；承担多项国家级、省级、市级研发和产业化科技项目，在蓝宝石单晶生长设备、高质量大尺寸蓝宝石单晶生长、大尺寸衬底超精密加工、缺陷演化机理及控制等方面拥有知识产权的核心技术，主导编制3 项国家标准，获得多项自治区科技进步奖等荣誉，拥有11 件授权发明专利，14 件实用新型专利和15 件计算机软件著作权，发表科技论文多篇。

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