LED照明技术发展迅猛 市场应用前景可观

半导体照明技术的发展速度超出了业界的预期。全球LED市场正稳步发展。我国是传统照明光源和灯具生产大国、出口大国，在半导体照明领域也具有相当大的优势。

1963年2月，LED的发明者N.Holonyak在美国杂志《读者文摘》上发表观点，表示坚信LED会发展成实用的白色光源，并作了明确的预言：“将来的灯可以是铅笔尖大小的一块合金，它实用且不易破碎，决不会被烧毁。与今天通用的灯泡相比，其转换效率至少高10倍。”

LED工艺技术快速进步

时至今日，LED外延技术、芯片制造技术和封装技术都有了长足的进步，Holonyak的预言正在一步步成为现实。

LED外延材料的质量，很大程度上与衬底和外延材料的晶格匹配程度有关，经过多年努力，InGaN/蓝宝石的外延层位错每平方厘米个数从1010个下降到108个，业界希望能下降到105个或更好，目前还有较大的提升空间。

InGaN外延衬底主要包括蓝宝石、碳化硅、氧化锌、氮化镓和氮化铝等多种类型。其研发及产业化进展如下：

1.蓝宝石外延片：2007年用量大约为500万片（2英寸），估计到2010年用量为1000万片，其中2/3是2英寸片，1/3是3英寸片。2007年底，日本昭和电工开始采用4英寸片进行生产。

2.碳化硅外延片：美国Cree公司于2007年5月展示了4英寸零位错单晶片。国内山东大学晶体研究所3英寸片也已研制成功，2英寸片已“开盒即用”。中科院物理研究所2英寸直径晶体已研制成功，位错密度小于每平方厘米100个。

3.氧化锌外延片：一般用水热法制备，国内有上海光机所等多家单位研制成功，但用于InGaN外延的还不常见。

4.氮化镓外延片：波兰华沙高压研究中心TOPGaN公司在极端生长条件（15000大气压、1600℃）获得φ10mm单晶，切片得20片-30片，位错密度每平方厘米100个，已用以制成15μm×500μm1.89W的氮化镓激光器。中科院物理所用熔盐法在小于1000℃和常压下长成可实用的GaN单晶。2003年4月，日本住友电工用HVPE（氢化物气相外延）法生产GaN单晶衬底。南京大学在国内首先用HVPE法生产2英寸低位错GaN衬底。2007年4月，日本日立电线用间隙形成剥离法制成了3英寸GaN晶片。

5.氮化铝外延片：美国华盛顿Crys-talIS公司于2006年5月制成2英寸氮化铝衬底。

此外，日本昭和电工发展了一种新工艺，它将通常的MOCVD（金属有机物化学气相淀积）和PPD（等离子体物理淀积)相综合，晶体完整性得以提高，消除了MOCVD工艺产生的微粒，X射线回摆曲线的FWHM（半高全宽）从150弧秒降至50弧秒，提高了生产的稳定性(炉与炉和片与片之间)，大大提高了生产效率。

在LED芯片制造领域，工艺技术也不断取得突破。衬底激光剥离技术由Osram公司首创，出光效率因此提高到75%，是传统芯片的3倍，目前国内多家单位已掌握此技术，并投入生产。