來自全國各地的6000余名新材料專家、企業(yè)家、投資家、當?shù)馗叩仍盒：推笫聵I(yè)單位的代表以及51位兩院院士出席了本次大會。

光電材料顯示分論壇，晶能光電副總裁付羿博士受邀分享了以《硅襯底GaN材料在光電器件中的應用》為主題的報告，介紹了硅襯底GaN材料應用與前景、硅襯底GaN基LED產(chǎn)業(yè)化以及硅襯底GaN基Micro-LED的最新進展。此外，本次大會晶能光電榮獲大會頒發(fā)的“創(chuàng)新型新材料企業(yè)”。

GaN材料與應用

GaN寬禁帶半導體是開發(fā)新型顯示、高頻電力電子開關、和微波通訊器件的重要材料平臺?；诓煌r底、生長技術、外延結構的Ga(InAl)N材料體系分別用于產(chǎn)業(yè)化制備半導體激光器、射頻PA、功率HEMT、通用照明LED、新型顯示Micro-LED等等。

大尺寸硅襯底GaN晶圓可以充分借助集成電路工藝和設備，實現(xiàn)高效率、高良率，低成本的精細化器件制程，并發(fā)揮與CMOS背板高度功能集成的潛力優(yōu)勢。但進入上述甜蜜區(qū)之前，大尺寸硅襯底GaN材料必須突破材料質(zhì)量、材料均勻性、表面潔凈度、晶圓翹曲等等產(chǎn)業(yè)化關鍵指標的挑戰(zhàn)。

高質(zhì)量、大尺寸的硅襯底GaN晶圓生長的技術難點主要源于三個方面：硅襯底和GaN的晶格失配導致的高缺陷密度，熱膨脹系數(shù)失配導致的張應力、以及為避免Ga:Si反應必須導入的厚AlN成核層。

硅襯底GaN材料在中低功率的高頻HEMT和LED專業(yè)照明領域已經(jīng)實現(xiàn)規(guī)模商用?；诠枰r底GaN材料的Micro LED微顯技術和低功率PA正在進行工程化開發(fā)。DUV LED、GaN LD以及GaN/CMOS集成架構尚處于早期研究階段。

硅襯底GaN基LED產(chǎn)業(yè)化

晶能光電是全球首家實現(xiàn)硅襯底GaN基藍光LED產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，解決了硅襯底和GaN材料之間的兩大“失配”導致的關鍵技術難題。

經(jīng)過17年的技術迭代創(chuàng)新，具備365-650nm全色系硅襯底GaN LED外延技術，晶能光電成為LED光源IDM全產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新者和產(chǎn)業(yè)推動者，成功將硅襯底GaN基LED應用于汽車照明、手機閃光燈、智能穿戴、電視背光、移動照明、戶外照明、高清直顯等中高端細分領域。

同時，晶能光電已開發(fā)出4-8英寸硅襯底GaN基紅\綠\藍Micro-LED外延技術，制得3μm Micro LED陣列樣品。

12英寸硅襯底GaN外延進展

Micro-LED在短、中期的主要市場驅(qū)動力是通過巨量轉(zhuǎn)移的中、大屏和可穿戴顯示。這一階段的芯片制備主要基于4英寸藍寶石襯底GaN晶圓和LLO技術。

Micro-LED另一重要應用場景是和CMOS底板直接鍵合的高PPI投影、輔助/虛擬現(xiàn)實設備的近眼顯示?；?英寸及以上的硅襯底GaN晶圓和CMOS底板、并借鑒成熟的IC工藝和設備，可以有效提高制程效率和良率，降低制造成本，推動Micro-LED微顯技術的應用落地。

不僅眾多初創(chuàng)企業(yè)在專注基于硅襯底GaN的Micro LED技術開發(fā)，中美日韓主要消費電子企業(yè)也都在這一新興領域積極布局，從4英寸工藝研發(fā)過渡到8英寸量產(chǎn), 最終升級到12英寸晶圓制程。
付羿博士分享了晶能光電在12英寸硅襯底紅、綠、藍LED外延開發(fā)方面的進展，并展示了12英寸外延

片的PL/XRD/AFM等具體材料測試數(shù)據(jù)。12英寸硅襯底外延片在室溫翹曲、裂紋控制、和材料質(zhì)量均勻性上展現(xiàn)了很好的工程化可行性。

硅襯底GaN材料的前景和挑戰(zhàn)

付羿博士介紹到，在硅襯底GaN上制備的DUV LED和激光器等報道展現(xiàn)了令人振奮的研究結果。但目前硅襯底GaN的材料質(zhì)量還是制約其實際應用的拓展。DUV-LED的內(nèi)量子效率對位錯密度非常敏感。
GaN激光器的效率和可靠性更加依賴GaN材料質(zhì)量，硅襯底GaN位錯密度典型值1~5E8 / cm2, 遠高于制備商業(yè)GaN激光器的自支撐GaN襯底（<1E6/cm2）。

考慮到良率、成本、和實際效果等因素，常規(guī)的圖形襯底和在位插入層等技術并不合適于硅襯底GaN材料生長的產(chǎn)業(yè)化應用。大尺寸、高質(zhì)量的硅襯底GaN需要創(chuàng)新的生長技術，和針對硅襯底GaN光電器件開發(fā)的專用生長設備。

結語

不同的GaN器件各自對應最佳的GaN材料/襯底體系，硅襯底GaN材料的潛力領域在于大尺寸、高集成、和細微化制程，作為AR設備核心組件的Micro LED微顯有望成為硅襯底GaN技術的重大市場機遇。

晶能光電堅信硅襯底GaN技術的廣闊前景，并且希望能與業(yè)內(nèi)同行一道推動行業(yè)發(fā)展。
（文：晶能光電）

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晶能光電展示12英寸硅襯底紅、綠、藍光InGaN基LED外延片快檢EL點亮效果

據(jù)悉，晶能光電創(chuàng)立于2006年，是具有底層芯片核心技術的全產(chǎn)業(yè)鏈IDM半導體光電產(chǎn)品提供商，為全球客戶提供高品質(zhì)的LED（外延、芯片、封裝和模組）光源和感知傳感器件產(chǎn)品和解決方案。

基于近20年的硅襯底GaN基LED技術和產(chǎn)業(yè)化積累，晶能光電早在2020年便推出8英寸硅襯底InGaN紅光外延技術，目前仍在持續(xù)研發(fā)以提升InGaN紅光光效。

2021年9月，晶能光電成功制備像素點間距為25微米、像素密度為1000PPI的硅襯底InGaN紅、綠、藍三基色Micro LED陣列。目前，像素點間距這一重要技術指標已縮至8微米。

2022年，晶能光電突破8英寸硅襯底InGaN基三基色Micro LED外延關鍵技術，并成功制備5微米pitch的Micro LED三基色陣列，積極布局新興市場。

晶能光電表示，受成本和良率的驅(qū)動，向大尺寸晶圓升級已是Micro LED產(chǎn)業(yè)化的確定發(fā)展趨勢，這也契合公司在硅襯底GaN基LED技術領域的持續(xù)創(chuàng)新追求。大尺寸晶圓不僅可以大幅度提高Micro LED外延片和CMOS背板的利用率，并且更利于兼容成熟的硅IC設備及工藝，提高Micro LED制程效率，降低成本，加速Micro LED技術的商用進程。

據(jù)晶能光電副總裁付羿博士介紹，大尺寸硅襯底Micro LED外延生長對GaN晶體質(zhì)量、外延翹曲、外量子效率、光電一致性和InGaN紅光MQW等關鍵技術開發(fā)帶來了更嚴苛的挑戰(zhàn)。

此次12英寸硅襯底InGaN基紅、綠、藍三基色Micro LED產(chǎn)業(yè)化外延技術的發(fā)布，表明晶能光電利用其硅襯底GaN基LED技術不斷的創(chuàng)新迭代能力，已經(jīng)初步攻克上述關鍵技術挑戰(zhàn)，為后續(xù)技術和工藝的優(yōu)化和完善鋪平了道路。

晶能光電進一步表示，蘋果在今年推出Vision Pro，給全球AR/VR行業(yè)帶來更高的熱度，但Vision Pro不會是終點，人們對輕便、高效的可穿戴顯示技術的期待越來越熱切，這將大大推動各種微顯技術的創(chuàng)新和應用。

基于大尺寸硅襯底的Micro LED工藝路線在成本、良率和光效上極具潛力，有望成為微米級Micro LED的主流產(chǎn)業(yè)化路線，12英寸硅襯底三基色Micro LED外延技術的突破，將在這一方向上有力推動Micro LED顯示技術向前發(fā)展。（ 文：集邦化合物半導體）

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