RGB светодиоды ФТИ им. А.Ф. Иоффе НТЦ микроэлектроники РАН

Облако светодиодных технологий: влияние на стоимость и параметры светодиодов LED magazine, February 2011

+ потенциально предельная эффективность (нет стоксовых потерь); возможность динамического управления качеством света (цветом) - сложность и высокая стоимость; отсутствие эффективной желто-зеленой компоненты Cree Xlamp MCE4CT RGB+Neutral/Warm Seoul Semiconductors Z-PowerP5 RGB: Luminus PhlatLight CBM- 380 RGB+Neutral White: PerkinElmer ACULED ® VHL RGBA: LedEngin Emitter LZ4- 00MA10 RGBA: За рубежом: широкая номенклатура светодиодов RGB-типа Отечественных аналогов до сих пор нет RGB светодиод – принцип работы

Требования к светодиодам желто-зеленого диапазона ТипCRILE, lm/W Длины волн первичных цветов peak, nm син син- зел зел жел- зел ор-крас Дихр Трихр Квадро Квинто х и 4-х цветные системы при оптимальном выборе исходных цветов достаточны для достижения хороших CRI Необходимы светодиоды диапазона нм ? A.Zukauskas, M.Shur, R Gaska (2004) S.Chhajed, Y.Xi, Y.-L.Li, Th.Gessmann, E.F.Schubert (2005)

Зеленая долина Использование различных дизайнов активной области позволяет получить светодиоды в диапазоне длин волн нм

Возможность изменения цветовых параметров в широких пределах Относительно низкая эффективность излучения Гибридный RGB светодиод

Гибридный RGBW светодиод: синий + зеленый + красный + белый Возможность изменения коррелированной цветовой температуры Высокая эффективность излучения

Монолитный белый светодиод Максимальная квантовая эффективность – 14 лм/Вт Коррелированная цветовая температура (CCT) при увеличении тока меняется в пределах от 6000 до К

Выводы Рост светодиодов желто-зеленого диапазона с высоким содержанием индия требует оптимизации геометрии реактора Необходимость роста структур с точно определенной длиной волны Проблемы: Разработка промышленной технологии требует использование подложек большей площади (как минимум 4, в перспективе 6-8) Исследовательские реакторы практически отсутствуют на рынке, промышленные дороги и оптимизированы для производства синих светодиодов Необходим специализированный реактор ???

Эпитаксиальное оборудование Каждое следующее поколение значительно совершеннее предыдущего Максимальная емкость реактора растет от поколения к поколению Минимальная емкость реактора растет от поколения к поколению Современного III-N эпитаксиального оборудования для НИР, ОКР и мелкосерийного производства (производство нишевого продукта) на рынке НЕТ! Crius Closed-Coupled-Showerhead MOCVD reactor after growth of LED structure on 200 mm sapphire Aixtron (Материалы конференции CS MANTECH Conference, Мая 2010, Портланд, США)

От технологии к реактору ( ) Лазерная генерация в гетероструктурах AlGaN/GaN Первые УФ СД без In Светодиоды диапазона нм Светодиоды диапазона нм на сапфире, Si и SiC Светодиоды глубокого зеленого диапазона nm Вертикально-излучающие лазерные структуры Технология роста GaN, AlGaN, InGaN, ELOG RGB белые светодиоды Монолитный белый СИД Home-made system 1995, 2003 Эксплуатация планетарного реактора Aix2000HT c 2003 НЕМТ структуры AlGaN/GaN, InAlN/GaN Брегговские зеркала AlGaN/GaN, InAlN/GaN Сотрудничество с Софт Импакт ( ) Рост на профилированном сапфире

Наименьшие размеры в классе Давление в реакторе мбар 3 подложки 2 или 1 подложка 4 Современная импортная элементная база: MFC и PC с цифровым управлением Все уплотнения газовых линий типа «металл-металл» 7 зон инжекции газов в активную область реактора: контроль однородности увеличение вхождения индия увеличение вхождения алюминия Реактор сконструирован на основе моделирования в компании «СофтИмпакт» По процессам в реакторе близок к планетарным реакторам AIX G4 и AIX G5. Оптимальная конфигурация для НИР и ОКР по заказу производств, использующих планетарные реакторы AIXTRON. Возможность увеличения емкости реактора для пилотных производств. Установка МОС-гидридной эпитаксии

PLC и UPS системы управления Генератор индукционного нагрева (Hüttinger) Термостаты МО испарителей Система подачи МО (Bronkhorst, Flowlink, Swagelok) Система подачи гидридных и несущих газов (Bronkhorst, Flowlink, Swagelok) Маршевый насос (Ebara) Реактор Загрузочный шлюз Бокс с защитной атмосферой Установка МОС-гидридной эпитаксии

Текущее состояние Разработана система in-situ мониторинга Собрана газовая схема и система управления Проведено моделирование нагрева и вращения. Этап изготовления реактора

Предложения Стимулировать разработку технологии эпитаксиального роста светодиодных структур на подложках большой площади (6, в перспективе 8). Стимулировать разработки различных типов RGB светодиодов как для систем общего освещения, так и нишевых применений (хирургическое освещение, специализированные типы светильников)