降低LED晶片成本的技术解读

　　当你的灯泡坏了时，你会到当地的材料行找替代品，此时你可能会遇到比过去任何时刻都要多种类的灯泡供你选择。假如你的政府还没有禁用白炽灯的话，你可以购买一堆这类的灯泡。这类灯泡具有极佳的色彩特性，但是非常没有效率。或者你可能看到一堆小巧的萤光灯，它们具有好很多的效率表现，寿命也比较长，可是它们可能不能调光，丢弃的时候也必须非常小心，因为它们内部含有水银。最後，但不是最不重要的，是你可能会在架上看到一种新的灯具─LED灯。它的寿命长达50，000小时，远超过其他灯具的寿命。它的发光效率也比小巧的萤光灯好，同时它可以与你原有的调光器搭配。可惜的是它的售价极高，你可能需要花20美元或更多钱才能买到一颗等同於60W的灯泡。

　　令人咋舌的高价主要来自LED灯内有许多蓝光的GaN LED元件，它们会激发磷原子以发出黄色光，经由混色达到白光的输出。为了降低GaN成本，让这种固态照明元件更受世人瞩目，许多研究人员正试着在大尺寸的矽晶圆上制造此类元件。

　　将原材料转移到矽材料上可以减少依赖另外两种材料的生产成本：蓝宝石与SiC基板。虽然它们目前广为使用，但都非常昂贵。而200mm矽晶圆可以便宜地在目前产能利用率下降的200mm晶圆厂中进行生产。

　　目前有几家晶片制造商正努力地实现GaN-on-silicon LED，包括Osram、Bridgelux-Toshiba、以及Samsung。这些公司的研究人员正试图改良大尺寸矽晶圆上的磊晶品质，因为这是产品商品化前的最大挑战。要在矽晶圆上成长高品质的InGaN/GaN多重量子井 （Multi-quantum wells， MQWs），需要一层特殊的AlN成核层 （nucleation），以及极佳的中介缓冲层。在多重量子井之上，则需要相当高品质的同质磊晶材料以确保高制作良率。在新加坡A*STAR （Agency for Science， Technology and Research） 的材料与工程研究所内（Materials Research and Engineering），我们持续关注这些问题，并且取得相当程度的突破。我们已经在200 mm的 （111） 矽晶圆上制作出GaN蓝光LED元件，并且予以验证。