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东京大学利用溅射法实现在玻璃基板上造LED
发布日期:2019-09-16   点击量:1785   作者:礼品杯   文章来源:www.chuangxinmug.com

东京大学生产技术研究所的藤冈教授的研究实验室开发了一种通过溅射法在玻璃基板上形成氮化镓(GaN)晶体来形成LED的技术。

该技术大大降低了基板和晶体生长的成本,并有望推动LED的低价格。另外,有可能以低成本实现大面积LED,因此期望实现能够代替以表面照明为特征的有机EL照明的大屏幕高清LED显示器和大面积LED照明。

还试验了RGB发光元件

Fujioka等。将石墨烯多层膜转移到约5平方厘米的玻璃基板上。然后,在石墨烯多层膜上,通过脉冲溅射(PSD)形成AlN,n型GaN,由GaN和InGaN的多层结构组成的量子阱(MQW)和p型GaN层(图1(图1) 1)a))。已经证实,光激发和电流注入都可以用作LED照明。此外,这次还生产了以红色(R),绿色(G)和蓝色(B)三种颜色发光的LED。

制造效率超过MOCVD

通过溅射形成包括量子阱的高质量GaN晶体几乎是不可能的。然而,仍有许多研究机构和企业在努力发展,但“唯一的成功就是我们,这是全球性的。这是第一次。”

Fujioka大约10年前一直致力于这项技术的开发。 “尽管GaN晶体的质量最初很低,但质量和生产效率却逐渐提高。现在,生产效率高于LED制造中常用的MOCVD *,它也可以实现为逐层。原子单位的成膜。“

* MOCVD=有机金属化学气相沉积。由于需要使用高毒性有机金属材料和氨(NH 3),因此需要更多成本。

注1)“为了提高制造效率而牺牲性能是没有意义的。因此,该led的成膜速度与mocvd相同,为数μm/h。”

本次开发的技术“是晶体生长条件和工艺经验的一部分,溅射设备可以利用现有产品。”该技术已被用于“生产由gan制成的led和高电子迁移率晶体管”。

石墨烯可以低成本获得

此外,石墨烯被放置在玻璃上的原因是氧化铝(aln)和gan的晶体质量得到了极大的改善(图1(b,c))。

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2008年,藤冈发明了一种在石墨片上生长氮化铝和氮化镓晶体的技术。石墨烯可以是只有一个原子的石墨片。在过去的三年中,以低成本生产了几层多晶石墨烯薄膜。这次使用的石墨烯据说是一种商用产品。”石墨烯是二维的,所以即使它是多晶的,C轴的取向也是均匀的,晶界状态也很好。”

就led的照明性能而言,目前还没有wpe(wall plug efficiency)等数据可以与现有产品进行比较。然而,当检测到在极低温条件下光激发产生的内部量子效率时,“结果比现有的led要低。未来的问题是如何提高内部量子效率。”

也可在大面积玻璃上制造

如果发光性能没有大问题,这项技术可能会动摇现有的LED技术,甚至液晶显示和有机EL技术(图2)。

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首先,通过将基板改变为玻璃,省略了LED的蓝宝石基板。玻璃基板的成本仅为蓝宝石基板的十分之一。即使使用比蓝宝石便宜的Si衬底的“GaNon-Si”技术,预计也可以实现更低的成本。而且,通过使用溅射法,晶体生长装置的成本也低于MOCVD法的成本。另外,如果可以单独制造RGB发光元件,则可以节省荧光材料的成本。然而,仅凭这些改进,LED制造成本下降不到一秒。因为包装成本占总量的60%。

在这方面,Fujioka认为“LED封装的高成本是由于小型LED芯片中流过大电流的散热对策的成本。溅射方法也广泛用于玻璃上的液晶显示器的制造米方形,适用于大面积成膜。这样,制造大面积LED时可大大降低封装成本。此时,单位面积制造成本接近现有LED的1/10 。

如果可以以低成本制造大面积LED,则当实现无液晶的自发光LED显示屏时,阈值将大大降低。与有机EL相比,它还具有高可靠性的优点。

虽然这次使用玻璃基板,但“只要石墨烯可以转移并且耐热性可以承受约500℃的处理温度,基板可以由任何材料制成”。另外,如果使用超薄柔性玻璃基板,也可以制造柔性大面积LED。

中国玻璃网(新闻编辑部

日期归档2019年09月

 

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