如果不能實現(xiàn)好的長晶　一切都是白費功夫

    

     　　結(jié)晶生成對于led元件制造來說，是相當關(guān)鍵的技術(shù)，同時也是高效率化研發(fā)的關(guān)鍵。無論怎么好的結(jié)構(gòu)層設(shè)計，如果不能實現(xiàn)好的長晶，一切都是白費功夫。在初期，量產(chǎn)的GaN led是face-up型的元件，在p側(cè)的接觸電極是采用透光性的薄膜電極，透過這個薄膜電極發(fā)光，而材料上則是使用Au合金電極，但是雖然具有透光性的特性，但是實際的透光度并不能滿足實際應(yīng)用的需求，因為通過電極的光系數(shù)，或者反射而無法散發(fā)出的光相當?shù)亩啵沟冒l(fā)光效率一直無法獲得提升。因此隨后研發(fā)人員考量，因為face-up型的LED元件反射率很高，必須采用穩(wěn)定性高的材料作為電極，將光從藍寶石基板側(cè)發(fā)出，來提高發(fā)光通量。

    

     　　通常的led芯片有必要透過有機材料來固定，往往伴隨著這種封裝材料的熱量出現(xiàn)，會使得光的質(zhì)量出現(xiàn)劣化，產(chǎn)生光輸出降低的問題。另一方面flip-chip的封裝之所以可以達到高發(fā)光效率，因為是將結(jié)晶層置于下方，利用bump金屬材料封裝在基板上，所以能夠有效率的把結(jié)晶層內(nèi)的熱量排除，而且因為不需要連接材料，所以穩(wěn)定性也相當高，用來作為照明用的大電流、大型元件，這是非常好的封裝設(shè)計。

    

     　　Flip Chip的封裝之所以可以達到高發(fā)光效率，因為是將結(jié)晶層置于下方，利用bump金屬材料封裝在基板上，所以能夠有效率的把結(jié)晶層內(nèi)的熱量排除。

    

     　　提高電極的可視光透過率　增加光通量

    

     　　最近也有工程師開始利用ITO作為透明導(dǎo)電膜，這是因為ITO電極的可視光透過率非常高，而且電極材料自身也不大會出現(xiàn)光吸收現(xiàn)象而造成光損耗，而且在光學(xué)設(shè)計上，本身折射率是GaN折射率和Mold材料樹脂的中間值，所以能夠大幅增加輸出效率。因為GaN系結(jié)晶折射率很高，所以在LED元件結(jié)晶內(nèi)部發(fā)出的光，并沒有透出而是在內(nèi)部反射，最終被材料所吸收。例如n-GaN層／藍寶石基板界面的臨界角是47度，p-GaN層／mold材料的epitaxial樹脂界面的臨界角是38度，一般LED的輸出效率至少是30％。因此如果能夠?qū)l(fā)光層發(fā)出的光全部透出的話，很有可能可以將LED的亮度增加到目前兩倍以上。

    

     　　LED構(gòu)造逐漸固定化之后的一兩年，關(guān)于這一方面的討論相當多，包括了n-GaN層／藍寶石基板界面以及p-GaN層表面等等。在n-GaN層／藍寶石基板界面上，最有代表性的研究是透過界面加工，制造出光學(xué)的凹凸，并且在所形成凹凸的藍寶石基板上生成結(jié)晶。界面作成凹凸形狀的理由是，這樣能夠大幅減少全反射損失，如果在結(jié)晶生成初期，在加上促進水平方向長成，就能夠減少結(jié)晶的缺陷，而使得發(fā)光效率大幅度的提升。

    

     　　另外，也有業(yè)者正在開發(fā)，當藍寶石基板上進行長晶后，除去藍寶石基板以及物件界面的技術(shù)。這是因為在結(jié)晶生成后會形成反射性的電極，在這個電極上結(jié)合基板材料，然后再用雷射lift-off法除去藍寶石基板，在露出的n-GaN層上形成n接觸電極，當然這樣的話，n-GaN層／mold樹脂間界面的臨界角會比較小，使得光輸出效率非常差，為了克服這一個缺點，就必須在n-GaN表面增加光學(xué)的設(shè)計，因為設(shè)計和生產(chǎn)的自由度都很高，所以可能會有很大幅度的輸出效率提高，也會有flip chip的優(yōu)點。

    

     　　在p-GaN層表面技術(shù)方面，目前有相當多業(yè)者投入開發(fā)Photonic結(jié)晶技術(shù)，所謂的Photonic結(jié)晶就是在光的波長周期性擁有折射率分布的構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)一般物質(zhì)空間種無法實現(xiàn)的光的應(yīng)用。將p-GaN層進行蝕刻制程，在最表面形成Photonic結(jié)晶，能夠大幅提高光輸出效率，但是這是要求度非常高的微細制程技術(shù)，而且在對p-GaN層加工時，會造成p-GaN層破壞，所以目前還是停留在研發(fā)的階段。Photonic結(jié)晶技術(shù)被發(fā)現(xiàn)后，在各領(lǐng)域的應(yīng)用有著相當令人激賞的表現(xiàn)，一直是倍受研發(fā)者所關(guān)心的一項技術(shù)，因為多是期望能夠回避日亞化學(xué)的藍光LED加螢光粉制技術(shù)專利。

    

     　　其它的高效率化技術(shù)

    

     　　利用增加電流也可以達到高亮度，但是單純的將元件大型化，透過提高電流實現(xiàn)高光度的話，是不能提高效率的，因為雖然將LED變的更亮，但是耗電量也隨之增加，并且也會損及LED的使用壽命，但是可以透過減少元件的熱負荷，來進一步提高發(fā)光效率，因為即使是一般尺寸的LED，可以因為在封裝基板上使用熱傳導(dǎo)性好的材料，來實現(xiàn)高效率化。GaN LE