理论上，制造高亮度LED很容易。只需将n型和p型半导体粘合在一起，添加一个小的偏置电压，并在光子流出时退回。然而，在实践中，这些光源不是简单的。先进的材料和制造工艺汇集在一起，生产具有光输出的奇特设备，这些设备在半年前就被认为是幻想的。
尽管他们生产出令人印象深刻且高效的设备，但LED制造商并没有满足于他们的成就。 ，OSRAM和等的LED公司在材料科学和制造技术方面投入了数百万美元，以进一步提高其产品的性能。
当代高亮度LED已经受益于先进的基板和制造技术，如碳化硅（SiC）和化学气相沉积（CVD），明天的芯片将利用仍在渗透的图案蓝宝石等材料。实验室。本文将详细介绍这些材料和工艺，并评估它们对商用LED性能的影响。
介意带隙
由于发出的光的波长是用于形成结的n和p掺杂半导体的能带隙的函数，因此工程师在制造材料的选择上受到限制LED指示灯。选择发射眼睛无法检测到的光子的半导体几乎没有意义。
经过多年的实验和数以亿计的研究资金，结果发现氮化铟镓（InGaN） -氮化镓（GaN）和氮化铟（InN）的组合 - 是目前市场上最好的半导体产品 - 亮度LED。可以通过改变GaN与InN的比率来控制InGaN的带隙。例如，在“白色”LED中心使用的芯片在光谱的390到440纳米部分（紫外线，紫蓝色和蓝色） 1 发射光子。然后通过与荧光粉相互作用将这些光子转换成白光。然而，虽然InGaN在光子生成方面具有许多优点，但从批量生产的角度来看确实存在一些明显的缺点。其中最主要的是，“生长”InGaN锭（与用于制造集成电路（IC）的硅不同）非常困难（因此也很昂贵）。锭对于大规模生产是有利的，因为它们可以作为大晶片切片和加工，从而导致更低成本的芯片。相反，制造商通常采用更便宜的工艺，通过称为外延的工艺生长InGaN - 在结晶衬底上沉积结晶覆盖层。有几种外延技术用于形成高亮度LED所需的InGaN层，但最常见的现代方法是金属有机CVD（MOCVD）。
MOCVD是一个复杂的过程，但从基本的角度来说，反应气体被送入真空室并在原子水平上与基板结合并形成薄的结晶薄膜。
在MOCVD期间，沉积膜的晶体结构试图与衬底的晶体结构取向。该取向的精确度取决于每种材料的晶格的相似性。不匹配的晶格导致沉积膜，而宏观尺度上的块状晶体实际上充满了微观位错。
减少穿线位错
图1显示了商用高亮度LED结构的简化示意图。
