中科潞安闫建昌:高性能、大尺寸是深紫外LED产业技术发展趋势

日期:2023-03-24 来源:半导体产业网阅读:629
核心提示:相比于传统紫外光源,氮化物紫外光源具有绿色环保、小巧便携、易于集成、寿命长等优点。紫外线消杀的应用非常广泛,除了传统应用

 相比于传统紫外光源,氮化物紫外光源具有绿色环保、小巧便携、易于集成、寿命长等优点。紫外线消杀的应用非常广泛,除了传统应用场景,也有巨大的新兴增量市场。紫外线能将细菌的DNA或RNA基因链打碎,使其不可复制,从而达到杀菌目的。深紫外线消毒属于物理消杀方式,不受温度、浓度、活性等化学平衡条件影响,且无毒、无汞、无残留、无异味,特别适合空气、水、食品、物体表面和人体杀菌。随着《水俣公约》颁布实施以及健康环保需求提升,亟须绿色环保的新型紫外光源。

中科潞安作为集核心装备、核心材料、芯片制造、封装应用于一体的全产业链生态垂直整合型深紫外LED企业,中国科学院半导体研究所研究员/博士生导师、山西中科潞安紫外光电技术有限公司总经理闫建昌出席第八届国际第三代半导体论坛(IFWS)&第十九届中国国际半导体照明论坛(SSLCHINA),并在“UV LED创新应用峰会“上,分享了大功率深紫外LED产业化关键技术探讨专题报告。

闫建昌

氮化物半导体是实现紫外发光器件的优选材料,报告指出大功率深紫外LED电光转换效率(WPE)普遍<5%,严重制约了深紫外 LED 的应用与推广。面临着深紫外LED性能提升需要攻克从核心材料、芯片工艺到器件封装的系列问题,材料质量方面,外延层的位错密度高,紫外LED的内量子效率指数下降;光吸收和欧姆电极问题;封装导致的光提取和可靠性问题等技术挑战。报告详细分享了NPSS外延、应力控制、高温退火AlN模板、高质量AlGaN外延、透明p型层、高反射电极、光提取、寿命、集成封装、芯片性能等技术进展与成果。

其中,应力控制方面,高温/高压下采用氢气原位刻蚀技术在衬底表面形成空洞,释放外延应力,减少外延片翘曲。高温/高压下采用氢气原位刻蚀技术在衬底表面形成空洞,释放外延应力,在整个外延生长过程中翘曲基本不上升,控制生长应力,使得量子阱处于无应力状态生长(翘曲接近0)。

溅射+高温退火制作AlN模板方面,溅射提供原子空位,使得位错在高温退火过程中实现快速攀移并湮灭,最终可以在较低厚度下获得高质量AlN模板。

SiH4预处理技术,在生长AlGaN之前预通SiH4可促进AlGaN的3D生长,并加快3D to 2D的生长模式转变及表面合并,获得平整的高质量nAlGaN薄膜。

高反射电极方面,基于透明导电电极的反射方案,光提取效率提升5-10%。光提取方面,n型粗化方案可有效提高光提取效率,降低工作电压。光学结构设计降低界面损耗增加出光。UVC LED芯片常温老化外推寿命~3万小时。报告指出,深紫外LED的性能水平影响了其应用与推广。高性能、大尺寸是深紫外LED产业的技术发展趋势。

 

嘉宾简介

闫建昌,中国科学院半导体研究所研究员/博士生导师、山西中科潞安紫外光电技术有限公司总经理。长期从事氮化物半导体材料和器件研究,尤其专注于氮化镓半导体紫外发光二极管(UVLED)领域十余年,负责国家863计划、自然科学基金、重点研发计划等多项国家级科研项目,取得了具有国际影响力的研究成果。与美国、日本、欧洲等多国的领域着名研究机构开展了学术交流合作,并与产业界建立了良好的互动合作关系。 

主持承担国家863课题“深紫外LED外延生长及应用技术研究”,国际上首次在纳米图形蓝宝石衬底(NPSS)上MOCVD外延出高质量AlN材料,材料质量为国际最好水平之一,研制出首支基NPSS的深紫外LED。主持自然科学基金项目“AlGaN基紫外激光二极管研究”,成功实现了国内首个UV-B和UV-C深紫外波段氮化物半导体量子结构的室温受激发射。发表学术论文五十余篇,申请国家发明专利三十多项。获中科院成果鉴定两项,2012年度北京市科学技术奖一等奖、2015年度国家科学技术进步奖二等奖。

企业简介

中科潞安成立于2018年4月,注册资本4.13亿元,位于长治高新区漳泽新型工业园区,是集核心装备、核心材料、芯片制造、封装应用于一体的全产业链生态垂直整合型深紫外LED企业。产品涉及紫外LED模组,涵盖表面杀菌、水杀菌、空气杀菌等全场景杀菌解决方案;配套模组产品,涵盖紫外LED灯珠,涵盖低、中、高、超高功率半无机封装、全无机封装灯珠产品;紫外LED芯片,波长涵盖UVA、UVB、UVC等全部紫外波段;紫外LED外延片,波长涵盖UVA、UVB、UVC等全部紫外波段;冷链物流快递消毒设备等工程应用产品;电梯扶手、电梯轿厢消毒等工程应用整体解决方案;医用空气消毒系列产品及医用空气消毒解决方案;母婴、商旅、家居系列等智能化民用卫生健康消费产品。

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