VGF - GaP LEDs GaP nach vertikalen Gradient Freeze-Verfahren Ein von der Europäischen Kommission...
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VGF - GaP LEDs
GaP nach vertikalen Gradient Freeze-Verfahren
Ein von der Europäischen Kommission innerhalb des 5. Rahmen-programmes gefördertes Projekt zur
“Erzeugung von monokristallinen Galliumphosphid (GaP) mittels vertikalen Gradient-Freeze-Verfahren (VGF) für LEDs”Die Projektanwendung ist auf die Erzeugung von LEDs fokussiert, als Erstanwendung zu verstehen.
Andere, vor allem neuartige Anwendungsfelder sind gesucht !
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Ziel des Projektes „VGF GaP - LED‘s“
• GaP-Substrat mit geringer struktureller Defektdichte
(Zahl der strukturellen Defekte um den Faktor 100 - 1000 kleiner als beim Czochralski-Verfahren)
• Projektanwendungsfokus: Substrat für LEDs
(unter Nutzung der Defektarmut und Materialtransparenz
• Erzeugung von Epi-Schichten auf GaP mit MOVPE
• Neuer LED-Zugang: direkt auf GaP gewachsene LEDs
• Validierung des GaP-Substrates anhand “epi-ready” Wafers
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Zielstellung: Data Sheet
Parameters/technical characteristics Project goal envisaged
conductivity type n or p NEPD should be < 103 / cm2
Sides polished will be one side polisheddiameter will be 74 mmthickness according requirements in the
range 0,3 - 0,5 mmcrystal orientation now we do growth in [111]
direction, later on in [100]resistively should be max. 0,2 ohm - cmdopant S
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Projektpartner „VGF GaP - LED‘s“
• CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Erfurt
(Germany)
• PHOSTEC s.r.o. Žarnovica (Slowakische Republik)
• Slowakische Akademie der Wissenschaften,
Bratislava
• Slowakische Technische Universität Bratislava
Projektende: 31. August 2005
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Arbeitsschritte
• Zielbestimmung und Bewertung (Marktanalyse)
• Entwicklung, Konstruktion und Bau eines
VGF GaP Kristallzuchtofens
• Waferherstellung
• Optimierung der auf VGF GaP gewachsenen
LEDs (Layerstrukturen)
• Erzeugung Epi-Schichten mit MOVPE auf
VGF GaP-Substrat (Wachstumsbedingungen)
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Projektstatus im Überblick
Gegenwärtig:
• Herstellung von polykristallinen VGF GaP Ingots
erfolgreich
• Wachstum einzelkristalliner VGF GaP Ingots in
einem Gesamtprozess mit der polykristallinen Schmelze erfolgreich gestartet
• User Group von “epi-ready” Waferherstellern
formiert
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Patentierter Kristallzuchtofen
PHOSTEC - Lösung garantiert VGF-Synthese und Kristallzüchtung von Phosphiden in einem ProzessDamit wird nach der Synthese noch im gleichen Produktionszylus das Einkristallwachstrum realisiert.
Grundlage sind • eine spezielle Kammerstruktur und • ein in dem Schmelztiegel eingelassener Seed-Kanal für
den Keimkristall.Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
PHOSTEC Ergebnisse
GaP InP PG- PBN-polykristalline Ingots Beschichtungen
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Praktisches Ergebnis E1 für GaP
GaP-Kristallzüchtung:- gute Ergebnisse für polykristallinen Ingot bei Ø = 110 mm,- Einkristallwachstum für kleine Ø in Vorbereitung
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
E2: auf GaP-Substrat direkt gewachsene LEDs
Teilaufgabenstellung:
Erkundung eines neuen LED-Zugangs durch direkt auf GaP-Substrat gewachsene LED-Strukturen
GaNxP1-x repräsentiert eine solche neuartige Halbleiterverbindung, die für LEDs im sichtbaren Bereich zwischen grün und rot interessant ist.
GaNxP1-x / GaP LED Strukturen sind möglich durch Wachstum von Buffer-Layers über MOVPE!
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
GaNxP1-x / GaP LEDs
Vorläufiges Ergebnis auf Basis kommerziellen GaP:
LED-Effizienz (Leistung:Energie) erreicht nicht die von konventionellen LEDs,
LED-Spektren im sichtbaren Bereich von grün bis rot3 Varianten: grün, gelb und orange
Endgültige Ergebnisse sind erst mit dem Ersatz des kommerziellen GaP (Czochralski) durch das neue VGF GaP Substrat möglich !
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Alternative InxGa1-xP / GaP
Zur Vermeidung von Anpassungsproblemen von Epi-Schichten und GaP-Substrat: InxGa1-xP graduierte Zwischenschichten
Erste Messungen zeigen
eine vielversprechende Lichtintensität und
Möglichkeiten eines Farbtuning durchVariation der InxGa1-xP - Aufbauten
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Applikationsstudie für GaNxP1-x / GaP LEDs
Lichteffizienz - wichtiges, aber nicht einziges Applikationsmerkmal
Als LED-Anwender wird CiS diese LEDs für
(erster Ansatz: kommerzielles GaP !!!)
Applikationen in der Messtechnik, z.B. Remissions- und Transmissionssensorik ausloten.
Weitere Interessenten sind erwünscht !
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
VGF - GaP LEDs
Grundlage: CiS Mikrosystem MORES
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
SiMonitorLEDss
Foturanglas-blende
Meßobjekt
pin-Diode
VGF - GaP LEDs
Kontakt
Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005
CiS Institut für Mikrosensorik gGmbHKonrad-Zuse-Strasse 14
99099 ErfurtDr. Dietmar Starke
Tel. +49 361 663 1474Fax: +49 361 663 1423
Email: [email protected]
Weitere Projektinformationen: www.vgfgapleds.sk