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人工晶体学报 2012年第3期41卷 584-587页

作者：张雪平湖南大学物理与微电子科学学院长沙410082

本文使用热交换法直接生长c面取向,尺寸为170 mm×160 mm,重12 kg的蓝宝石晶体。晶体无色透明,内部无散射颗粒。沿c面(0001)方向的晶棒锥光图可观察到同心圆簇的干涉条纹,仅中心较小区域因内应力存在,干涉条纹发生扭曲。将抛光的晶片... 详细信息

本文使用热交换法直接生长c面取向,尺寸为170 mm×160 mm,重12 kg的蓝宝石晶体。晶体无色透明,内部无散射颗粒。沿c面(0001)方向的晶棒锥光图可观察到同心圆簇的干涉条纹,仅中心较小区域因内应力存在,干涉条纹发生扭曲。将抛光的晶片进行化学腐蚀后,通过金相显微镜检测位错腐蚀坑形貌图,结果显示,腐蚀坑呈三角形,平均位错密度较低,为1.98×103 Pits/cm2,X射线衍射半峰宽较小,晶体结构完整。

关键词：蓝宝石晶体热交换法 c向生长位错密度

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蓝宝石晶体生长与LED应用研究

蓝宝石晶体生长与LED应用研究

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作者：张雪平湖南大学

学位级别：硕士

本论文以生长高质量、大尺寸、高材料利用率的蓝宝石晶体及跟踪其在LED芯片上的应用表现为目的进行研究，通过采用多种仪器对晶体的质量进行检测，并将生长的晶体加工成衬底晶片送至外延厂家进行LED芯片的制作，并通过芯片电学性质的测... 详细信息

本论文以生长高质量、大尺寸、高材料利用率的蓝宝石晶体及跟踪其在LED芯片上的应用表现为目的进行研究，通过采用多种仪器对晶体的质量进行检测，并将生长的晶体加工成衬底晶片送至外延厂家进行LED芯片的制作，并通过芯片电学性质的测试，完成对其整体质量的跟踪。具体内容如下：1、实验采用适宜于大尺寸晶体生长的热交换法来生长蓝宝石单晶，以c向（0001）面取向的氧化铝单晶作为籽晶定向诱导晶体的生长。实验共生长了两颗蓝宝石晶体，第一颗晶体为了缩短生长周期而取消退火时间、加快冷却速率导致晶体发生了碎裂，说明适当的退火和适宜的冷却速率是很重要的。第二颗晶体通过对退火处理和冷却速率的调节，生长出完好的尺寸为Φ170mm×160mm，重量为12.15kg的大尺寸蓝宝石单晶晶体。将晶体加工成适用于LED应用的晶棒，材料利用率达54%，高于传统的泡生法以a向（11-20）面取向生长的蓝宝石晶体的材料利用率。2、蓝宝石晶体的主要应用之一为作为LED的衬底材料，故实验将蓝宝石晶片经过外延生长后制作成LED芯片，并将内应力相对较大的系列A实验晶片与内应力相对较小的系列B实验晶片、实验晶片与产线的量产片制作的芯片进行对比分析，通过对芯片的电学性能测试，得到实验晶片制作的LED芯片的发光强度普遍高于产线的量产晶片制作的LED芯片，并且系列B实验晶片制作的LED芯片可靠度要高于系列A实验晶片制作的LED芯片。在大力提倡节能减排的当今，LED在指示灯、显示屏、背光源、普通照明等领域得到了更加广泛的应用，从而推动了其主流衬底材料蓝宝石晶体的大规模发展，因此，对高质量、大尺寸、高材料利用率的蓝宝石晶体的生长技术之研究，意义十分重大，值得关注。

关键词：蓝宝石晶体热交换法 c向生长位错密度大尺寸 LED

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