LED项目成果

1中科院在LED领域的部分成果一、衬底1、第三代宽禁带半导体材料—氮化镓衬底晶片及相关产品…………32、LED图形化衬底刻蚀系统……………………………………………6二、外延3、新型LED光源-量子点的制备及量产放大技术………………………84、半导体深紫外LED光源………………………………………………95、大功率白光LED器件…………………………………………………11三、芯片6、基于同质外延技术的超大功率单芯片LED产业化…………………127、高效率高光通量LED关键技术及3W级LED芯片开发………………138、制造LED芯片专用光刻机……………………………………………14四、封装9、LED高效封装光学设计……………………………………………1610、大功率白光LED专用环氧树脂……………………………………1711、LED封装用高性能有机硅材料……………………………………1812、高温固相法制备YAG：Ce荧光粉…………………………………2013、新型LED用红色荧光粉的制备……………………………………2114、白光LED光固化封装树脂…………………………………………2215、燃烧合成氮化物陶瓷荧光粉………………………………………2316、非晶晶化法制备YAG:Ce3+微球荧光粉……………………………2417、交流驱动LED照明光源……………………………………………25五、应用18、异型微热管散热技术………………………………………………2619、大功率LED液态金属散热技术……………………………………27220、大功率LED灯具体式热管散热技术………………………………2821、蒸发冷却散热技术…………………………………………………2922、大功率LED驱动技术………………………………………………3123、高亮度、低功耗LED平板灯技术…………………………………3324、LED照明产品的设计技术集成……………………………………3425、高热导氮化铝陶瓷散热基板………………………………………3526、高热导LTCC复合陶瓷基板…………………………………………3627、LED陶瓷散热技术…………………………………………………3728、LED灯具结温测试及寿命评估技术………………………………3929、大功率LED路灯……………………………………………………4030、LED器件质量等级筛选技术………………………………………4131、LED植物照明灯……………………………………………………4232、平板显示关键技术及产业化开发…………………………………4433、OLED有机太阳能电池产业的关键材料…………………………4634、非中科院LED项目成果共26项……………………………………4731、第三代宽禁带半导体材料—氮化镓衬底晶片及相关产品1.技术来源单位苏州纳米所2.技术简介氮化镓（GaN）是第三代半导体材料，产品可广泛应用于氮化镓高亮度发光二极管、蓝绿光激光器二极管、射频器件、电力电子器件等。苏州纳米所在GaN晶片中具有雄厚实力和丰富成果具体如下：（1）小尺寸氮化镓自支撑晶片产品图片（Photo）:性能参数（Specification）:尺寸Dimensions10.0×11.5mm晶体取向OrientationC-axis(0001)±1.0o厚度Thickness300±50µm位错密度DislocationDensityLessthan5x107cm-2导电类型ConductionTypeN-typeSemi-insulating电阻率Resistivity(300K)10mΩ·cm105Ω·cm抛光PolishingStandard:DoubleSidePolishedOption:SingleSidePolished4有效面积UsableSurfaceArea90%（2）氮化镓厚膜晶片产品图片（Photo）:性能参数（Specification）:尺寸Dimensions2’’晶体取向OrientationC-axis(0001)±1.0o厚度GaNthicknessTypical30µm位错密度DislocationDensityLessthan3x108cm-2导电类型ConductionTypeN-typeSemi-insulating电阻率Resistivity(300K)10mΩ·cm105Ω·cm衬底Substrate2’’sapphire(0001)（3）2英寸直径自支撑氮化镓晶片产品图片（Photo）:5性能参数（Specification）:尺寸Dimensions2”晶体取向OrientationC-axis(0001)±1.0o厚度Thickness300±50µm位错密度DislocationDensityLessthan5x107cm-2电阻率Resistivity(300K)10mΩ·cm载流子浓度CarrierConcentration1~3x1018cm-3抛光PolishingStandard:DoubleSidePolishedOption:SingleSidePolished有效面积UsableSurfaceArea90%.62、LED图形化衬底刻蚀系统1.技术来源单位中国科学院微电子研究所2.技术简介图形化蓝宝石衬底技术（PSS）可有效减少氮化镓外延层的外延缺陷，使外延层晶体质量明显提高，有效提高氮化镓基LED的光功率。本项目开发出的高亮度/超高亮度LED图形化衬底刻蚀系统具有操作界面友好、刻蚀均匀性出色、适合大规模生产、维护费用低、性能安全可靠等特点，完全满足蓝宝石衬底图形化刻蚀、Si衬底刻蚀以及GaN基外延层刻蚀等LED领域所有刻蚀应用的需求。本项目已到产业化阶段，适合于LED设备制造商、LED芯片生产企业开展合作。计划募集资金2000万元，主要用于支撑新开发设备的后期技术改进和测试，团队建设以及为产业化生产提供基础设施保障。同时，以吸收投资为契机，加快引进先进的管理体系，推动公司在营运能力上提升层次。3.技术特点及优势（1）刻蚀系统创造性的采用平面式感应线圈结构，有效提高刻蚀均匀性。（2）刻蚀系统的关键部件全部采用进口的国际主流产品，可实现7天24小时不间断生产。（3）刻蚀系统采用触摸屏控制，工艺过程全自动，动画实时显示工艺过程的状况和提示。（4）单次刻蚀2寸蓝宝石衬底23片，GaN外延片27片。（5）蓝宝石衬底刻蚀速率达到70nm/min。4.相关图片783、新型LED光源-量子点的制备及量产放大技术1.技术来源单位苏州纳米所2.技术简介量子点作为一种新型的半导体纳米材料，具有低启亮电压、高色纯度、发光颜色可通过控制量子点大小进行调节等优点，是理想的LED光源。量子点-LED作为一种新型绿色环保新能源，具有节能、安全、长寿命等优点，将有利于缓解我国的能源和环境压力。本项目负责人在最近几年成功研发了一种温和条件下制备高质量量子点的技术，所制备得到的量子点荧光发射光谱窄、量子产率高、稳定性好。拟结合纳米所在LED上的优势，通过技术成果转化，系统研究量产放大过程中，不同工艺参数的影响规律，成功开发出高质量量子点的量产技术路线并在LED光源和显示上进行应用。可广泛应用于LED光源、显示屏、太阳能、生物成像和标记。拥有1项美国专利。3.相关图片94、半导体深紫外LED光源1.技术来源单位中国科学院半导体研究所2.技术简介半导体深紫外光源的研究在印刷、水净化、医疗、环境保护、高密度的信息储存和保密通讯等领域都有重大应用价值。而以AlGaN合金为有源区的LED的发光波长能够覆盖210-400nm的紫外波段，是实现该波段深紫外LED器件产品的唯一理想材料。同时紫外LED具有其它紫外光源无法比拟的优势。本项目为“863”计划支持项目，已完成小试。获得两项发明专利和国家科技进步二等奖。3.技术特点及优势通过详细研究铝镓氮材料生长的预反应问题，解决了外延晶体质量差、容易在表面形成由于应力而产生的裂纹等问题。获得了无裂纹的高结晶质量铝镓氮材料，大幅度改善了铝镓氮材料的晶体质量，其（0002）面的X射线双晶衍射半高宽小于200弧秒，表面AFM测试表明其粗糙度小于1nm，并获得了Al组分高达85％的AlGaN材料；铝镓氮材料的CL发光波长为260nm。实现了深紫外UVLED器件的300nm以下室温荧光发光，并在国内首次制备成功了300nm以下的深紫外LED器件，波长为280nm的深紫外器件在20mA连续驱动电流下输出功率大于0.6mW。4.相关图片10115、大功率白光LED器件1.技术来源单位中国科学院半导体研究所2.技术简介LED作为照明光源与现有的照明光源相比具有节约能源、寿命长、体积小、发光效率高、无污染以及色彩丰富等优点。虽然GaN基功率型LED的发光效率迅速提高，但量子效率、电流分布均匀性和器件散热能力仍是制约功率型LED性能提高的技术瓶颈。本课题重点研究了不同正装LED结构对散热与光提取效率的影响以及光学增透膜、高反膜与N电极对提取效率的影响，通过优化正装芯片结构设计和光学膜系设计，研制出高性能大功率蓝光和白光LED。本项目为“863”计划支持项目，已完成小试。获得两项发明专利和国家科技进步二等奖。3.技术特点及优势采用新型外延结构及条形结构有利于提高器件提取效率，降低热阻。研制出的白光LED在350mA工作电流下，工作电压3.2V，突破了130lm/W技术，实现光效产业化100lm/W以上，封装后热阻小于7K/W。4.相关图片126、基于同质外延技术的超大功率单芯片LED产业化1.技术来源单位苏州纳米所2.技术简介该项目是中科院创新项目，拥有独立自主知识产权，技术已达国际先进水平。应用于高端半导体照明领域。技术成熟度：目前处于小批量生产阶段。投资规模：6000万可建成相应生产线。合作方式：技术合作、技术服务等。已获得相关发明专利近10项。3.技术特点技术指标：1w白光LED光通量100~120lm，光效100~120lm/w；3w白光LED光通量180~200lm，光效60~70lm/w。创新内容：采用自主研发的同质氮化镓衬底，实现垂直结构LED，提高了材料质量，减小了器件发热；自主开发的同质外延在位监控系统及纳米图形化设计，大大提高了产品质量。137、高效率高光通量LED关键技术及3W级LED芯片开发1.技术来源单位苏州纳米所2.技术简介本项目主要研究高效率、高光通量LED的一些关键技术，针对3W级LED芯片产品进行开发研究。研究高效率、高光通量LED芯片制作的关键技术问题，采用自支撑同质GaN衬底实现垂直结构的条形高效率、大通量LED芯片，解决LED倒装焊接散热技术难题，开发出3W级100lm/W的高效率大功率LED芯片产品。在3W级的LED芯片产品方面，国际上还处于开发阶段，只有少数几家刚刚开发出产品，推向市场的就只有Osram公司，其技术瓶颈就是散热问题，热量如不能有效地散发出去，导致器件无法在大电流条件下工作，就无法实现高光通量LED照明。因此，解决3W级LED芯片的散热问题，就相当于打开了半导体照明的一扇门，里面就是无限的市场。所以，各国LED大企业都全力开发3W或以上级别的芯片，以获得高额的利润及广阔的市场空间。8、制造LED芯片专用光刻机141.技术来源单位成都光电所2.技术简介中国科学院光电技术研究所研发光刻机已经近30年的历史，近年来研发成功的URE-2000系列光刻机在集成电路等领域已经获得广泛应用，相对于国内外同类产品具有极高的性价比，已经销售200多台，稍加改进即可满足LED芯片制作和封装要求。3.技术特点及优势（1）技术指标曝光面积：150mm×150mm；分辨力：0.8～1m（胶厚2m正胶）；对准精度：0.6m；照明均匀性：3.5%(100mm)；5.5%(150mm)掩模尺寸：3inch、4inch、5inch、7inch；样片尺寸：直径15mm-150mm、厚度0.1mm-6mm；（2）技术优势URE-200