“技術(shù)無國界，交流無止境”以技術(shù)和交流為核心的“阿拉丁神燈獎全國巡回推廣項目之一 — 中昊光電獨家冠名的2013新世紀(jì)LED沙龍”，于13年1月正式拉開序幕。

　　1月12日，沙龍開年第一站來到了歷史文化名城 — 蘇州，泛舟江南水鄉(xiāng)，走進姑蘇古城，與歷經(jīng)千年的文化積淀和如今走在前列的科學(xué)技術(shù)發(fā)展，共敘LED技術(shù)!本次沙龍以“LED上游新技術(shù)、新材料、新設(shè)備探討”為主題，匯集長三角地區(qū)LED上游企業(yè)相關(guān)技術(shù)工程師，來自蘇州納維科技、蘇州德龍激光、蘇州新納晶、飛利浦、京東方、晶瑞半導(dǎo)體、璨揚、同方、晶元等企業(yè)的技術(shù)工程人員參與本次沙龍的分享與討論。

　　作為本次沙龍的技術(shù)分享嘉賓，來自中昊光電的童存生外延部長與大家分享了該公司的“ZnO TCL技術(shù)提升GaN-LED發(fā)光效率”的技術(shù)，該技術(shù)是中昊光電科技有限公司與中山大學(xué)佛山研究院多年聯(lián)合開發(fā)的成果，于2012年成功實現(xiàn)在COB光源產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，中昊光電也成為全球首家提供高性能ZnO TCL芯片產(chǎn)品的企業(yè)。

　　提升GaN-LED發(fā)光效率的主要措施

　　Ⅰ、提升IQE和EQE。

　　Ⅱ、EQE集中于電學(xué)特性的結(jié)構(gòu)設(shè)計：電極引線圖案和器件結(jié)構(gòu)和集中于光學(xué)特性的TCL技術(shù)。

　　Ⅲ、TCL技術(shù)是提升LED發(fā)光效率的核心技術(shù)之一。

　　為什么GaN LED必需要TCL技術(shù)

　　眾所周知，MOCVD同質(zhì)外延生長TCL是最佳的LED結(jié)構(gòu)，如紅、黃光LED：得益于有匹配的襯底和容易獲得良好電性的P型層，可以在外延完成LED結(jié)構(gòu)后同質(zhì)外延TCL結(jié)構(gòu)：厚P-型層。

　　目前GaN技術(shù)只能在異質(zhì)襯底，且極難獲得高電導(dǎo)的厚P-型層，因此，GaN-LED無法實現(xiàn)最優(yōu)的同質(zhì)外延TCL結(jié)構(gòu)。若無TCL技術(shù)，根據(jù)LED電光輸運特性，其發(fā)光效率將極低，無法應(yīng)用。

　　為此，日亞化學(xué)開發(fā)了Ni/Au TCL技術(shù)，實現(xiàn)GaN-LED的商業(yè)化。臺灣工研院也為避開專利和進一步提升發(fā)光效率，開發(fā)了ITO TCL技術(shù)，是目前GaN-LED的主流技術(shù)。

　　中昊光電童存生部長還分享了ITO取代Ni/Au的主要原因，是因為具有更高的透過率，可利用增透膜原理及萃取部分全反射角內(nèi)的光線，其萃取效率更高。

　　那是否ITO TCL是最優(yōu)于GaN-LED?答案是否定的!童存生部長為我們解析了原因：

　　1)ITO與GaN不屬于同一體系材料，決定了高功率下器件穩(wěn)定性不高。

　　2)GaN-LED上獲取方式為PVD，屬物理粘附：非結(jié)晶、生長模式不可控，TCL形貌無法優(yōu)化。

　　3)PVD與MOCVD不兼容：制造工序無法提高LED自動化程度。

　　為了避開現(xiàn)有的TCL技術(shù)專利、提升高發(fā)光效率和LED制造工序自動化。中昊光電開發(fā)了GaN-LED ZnO TCL技術(shù)。

　　ZnO TCL技術(shù)的主要特點

　　在談到ZnO TCL技術(shù)的應(yīng)用之前，童存生部長解釋了ZnO TCL技術(shù)的特點，其屬于TCO材料體系，具備作為TCL材料基礎(chǔ)。其次，與GaN晶格幾乎匹配，是實現(xiàn)同質(zhì)外延材料基礎(chǔ)。

　　ZnO TCL技術(shù)也可采用MOCVD，可獲得高質(zhì)量薄膜且與GaN系統(tǒng)共用平臺，提高自動化程度。再者，高的薄膜質(zhì)量具有更高電子遷移率，可獲得更高透光率及可輸送更高能量密度。

　　最后，使用此技術(shù)可靈活實現(xiàn)薄膜層狀，混合狀及三維模式生長，控制TCL結(jié)構(gòu)，獲得更高的光萃取效率。另外，Zn屬常規(guī)金屬，而In為稀有有毒金屬。

　　ZnO TCL技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品的優(yōu)勢

　　使用ZnO TCL技術(shù)可以簡化制造工藝：MOCVD工序( LED及其 TCL)-chip process工序-packaging工序。將TCL工序一體式集成于MOCVD工序，大幅度簡化LED作業(yè)工序利于萃取光效的表面形貌：在外延工藝上很好地獲得了表面粗化結(jié)構(gòu)，且開發(fā)的Chip process可無損傷、無過側(cè)腐蝕地護該結(jié)構(gòu)。

　　在0.2mA小電流驅(qū)動下發(fā)光，ZnO TCL芯片發(fā)光圖片顯示電流擴展均勻，表面布滿小白亮點，形象地體現(xiàn)ZnO 較ITOTCL具有高更的萃取效率。在350mA電流驅(qū)動下頻譜圖，ZnO TCL芯片粗化表面結(jié)構(gòu)無干涉損失，亮度較ITO高13.3%

　　I-V及I-Rs曲線：10*23芯片大電流下，ZnO TCL芯片電壓更穩(wěn)定，其TCL的導(dǎo)電性穩(wěn)定，Rs不增加;而I-Iv曲線：在中小電流下，Iv提升10.2%，而大電流下，Iv提升到14.9%。，更說明了ZnO TCL穩(wěn)定，適合大功率下應(yīng)用。

　　通過實踐，童存生部長根據(jù)COB需要高的正面出光和ZnO TCL結(jié)構(gòu)特點，將其應(yīng)用于COB獲得較ITO高9.2%的流明光效。

　　針對封裝后產(chǎn)品可靠性測試中，中昊光電比對CREE和晶電的ITO TCL芯片和自產(chǎn)ZnO TCL芯片，在20—180°，通過10—1000mA電流，比較TCL的承載能力，結(jié)果顯示ZnO TCL芯片性能非常穩(wěn)定，僅受LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響。

　　因此，從材料、制造方式、結(jié)構(gòu)特點及器件應(yīng)用、測試清晰提現(xiàn)了ZnO TCL技術(shù)可有效提高GaN-LED發(fā)光效率，且其高功率下性能更加穩(wěn)定。

　　目前ZnO TCL技術(shù)應(yīng)用的主要問題是MOCVD系統(tǒng)成本投入

　　童存生部長分析了ZnO TCL對LED成本的影響：

　　1、MOCVD可簡化LED制造工序，提高作業(yè)自動化和LED MOCVD利用率。

　　2、MOCVD雖增加裝備成本，但其替代ITO，亦可以抵消部分成本，特別是Sputter，兩者投資額相差。

　　3、原料構(gòu)成：O2(water)+Zn-Mo源，下降空間大

　　4、目前ZnO TCL直接制造成本高至5元 (ITO為2.5)，但其在LED外延片所占比例確很小，5/600≈8.3‰。

　　5、因性能提升而增加LED的附加值，是以外延片為基礎(chǔ)等比例增加。

　　因此，成本問題是可以理解和解決。

　　通過最終論述，童存生部長認為ZnO TCL技術(shù)

　　1)能有效提升LED發(fā)光效率、改善電流Droop效應(yīng)

　　2)突破國外LED專利壁壘

　　3)將取代ITO成為新一代的GaN-LED TCL技術(shù)

　　4)應(yīng)用的成本問題是可以承受和解決

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