Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития

Проведен обзор состояния и тенденций развития технологии изготовления светоизлучающих диодов белого света. Систематизированы параметры сверхъярких белых светодиодов, светодиодных модулей и источников света....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2006
Hauptverfasser: Струхляк, Н.Я., Заячук, Д.М., Круковский, С.И., Босый, В.И.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2006
Schriftenreihe:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Schlagworte:
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52909
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития / Н.Я. Струхляк, Д.М. Заячук, С.И. Круковский, В.И. Босый // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 3. — С. 3-11. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-52909
record_format dspace
spelling irk-123456789-529092014-01-10T03:10:25Z Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития Струхляк, Н.Я. Заячук, Д.М. Круковский, С.И. Босый, В.И. Техническая политика Проведен обзор состояния и тенденций развития технологии изготовления светоизлучающих диодов белого света. Систематизированы параметры сверхъярких белых светодиодов, светодиодных модулей и источников света. 2006 Article Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития / Н.Я. Струхляк, Д.М. Заячук, С.И. Круковский, В.И. Босый // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 3. — С. 3-11. — Бібліогр.: 40 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52909 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Техническая политика
Техническая политика
spellingShingle Техническая политика
Техническая политика
Струхляк, Н.Я.
Заячук, Д.М.
Круковский, С.И.
Босый, В.И.
Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Проведен обзор состояния и тенденций развития технологии изготовления светоизлучающих диодов белого света. Систематизированы параметры сверхъярких белых светодиодов, светодиодных модулей и источников света.
format Article
author Струхляк, Н.Я.
Заячук, Д.М.
Круковский, С.И.
Босый, В.И.
author_facet Струхляк, Н.Я.
Заячук, Д.М.
Круковский, С.И.
Босый, В.И.
author_sort Струхляк, Н.Я.
title Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
title_short Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
title_full Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
title_fullStr Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
title_full_unstemmed Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
title_sort светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2006
topic_facet Техническая политика
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/52909
citation_txt Светоизлучающие диоды белого света: состояние и основные тенденции развития / Н.Я. Струхляк, Д.М. Заячук, С.И. Круковский, В.И. Босый // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2006. — № 3. — С. 3-11. — Бібліогр.: 40 назв. — рос.
series Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv AT struhlâknâ svetoizlučaûŝiediodybelogosvetasostoânieiosnovnyetendenciirazvitiâ
AT zaâčukdm svetoizlučaûŝiediodybelogosvetasostoânieiosnovnyetendenciirazvitiâ
AT krukovskijsi svetoizlučaûŝiediodybelogosvetasostoânieiosnovnyetendenciirazvitiâ
AT bosyjvi svetoizlučaûŝiediodybelogosvetasostoânieiosnovnyetendenciirazvitiâ
first_indexed 2025-07-05T04:24:04Z
last_indexed 2025-07-05T04:24:04Z
_version_ 1836779511815864320
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 3 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 10.02 2006 ã. Îïïîíåíò ê. ò. í. Â. Â. ÐÞÕÒÈÍ (ÖÊÁ «Ðèòì», ã. ×åðíîâöû) ÑÂÅÒÎÈÇËÓ×ÀÞÙÈÅ ÄÈÎÄÛ ÁÅËÎÃÎ ÑÂÅÒÀ: ÑÎÑÒÎßÍÈÅ È ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÒÅÍÄÅÍÖÈÈ ÐÀÇÂÈÒÈß Í. ß. ÑÒÐÓÕËßÊ, ä. ô.-ì. í. Ä. Ì. ÇÀß×ÓÊ, ê. ò. í. Ñ. È. ÊÐÓÊÎÂÑÊÈÉ, ê. ò. í. Â. È. ÁÎÑÛÉ Óêðàèíà, ã. Ëüâîâ, ÍÓ «Ëüâîâñêàÿ ïîëèòåõíèêà», ÍÏÏ «Êàðàò»; ã. Êèåâ, ÍÏÏ «Ñàòóðí» E-mail: nata@carat.lviv.ua Ïðîâåäåí îáçîð ñîñòîÿíèÿ è òåíäåíöèé ðàçâèòèÿ òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ñâå- òîèçëó÷àþùèõ äèîäîâ áåëîãî ñâåòà. Ñè- ñòåìàòèçèðîâàíû ïàðàìåòðû ñâåðõúÿð- êèõ áåëûõ ñâåòîäèîäîâ, ñâåòîäèîäíûõ ìîäóëåé è èñòî÷íèêîâ ñâåòà. Ýëåêòðîëþìèíåñöåíöèþ íåîðãàíè÷åñêèõ êðèñòàë- ëîâ âïåðâûå íàáëþäàë Õ. Ä. Ðàóíä åùå â 1907 ã. [1]. Ïåðâûå ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñâåòîäèîäû (ÑÄ) íà êàð- áèäå êðåìíèÿ áûëè îòêðûòû â 1923 ã. Î. Â. Ëîñåâûì è â 1939 ã. èì æå äàíî òåîðåòè÷åñêîå îáúÿñíåíèå ïî- ÿâëåíèÿ ñâå÷åíèÿ ïðè ïðîïóñêàíèè òîêà ÷åðåç p�n- ïåðåõîä [2].  1955 ã. Ð. Áðàóíøòåéí íàáëþäàë ðå- êîìáèíàöèîííîå èçëó÷åíèå â àðñåíèäå ãàëëèÿ, âû- çâàííîå ðåêîìáèíàöèåé ÷åðåç ïðèìåñíûå öåíòðû [3].  1962 ã. ãðóïïà ó÷åíûõ âî ãëàâå ñ Ä. Í. Íàñëåäîâûì âïåðâûå íàáëþäàëà ðåêîìáèíàöèîííîå èçëó÷åíèå â àðñåíèäå ãàëëèÿ, êîòîðîå ñîîòâåòñòâóåò ïåðåõîäàì, ýíåðãåòè÷åñêè áëèçêèì ê ìåæäóçîííûì [3]. Ìàññî- âîå ïðîèçâîäñòâî êðàñíûõ ÑÄ íà îñíîâå ìàòåðèàëîâ À3Â5, òàêèõ êàê GaAs è GaAsP, íà÷àëà àìåðèêàíñêàÿ êîìïàíèÿ �Äæåíåðàë Ýëåêòðèê� â 1962 ã. [1].  äàëü- íåéøåì âàæíóþ ðîëü â óñîâåðøåíñòâîâàíèè ñâåòî- èçëó÷àþùèõ äèîäîâ ñûãðàë ìåòîä æèäêîñòíîé ýïè- òàêñèè, ðàçðàáîòàííûé â 1963 ã. Ä. Íåëüñîíîì ïðè- ìåíèòåëüíî ê àðñåíèäó ãàëëèÿ [3]. Èñòîðè÷åñêè íà- ÷àëîì ñîâðåìåííîãî ýòàïà ðàçâèòèÿ èñòî÷íèêîâ ñâå- òà íà îñíîâå ïîëóïðîâîäíèêîâîé ýëåìåíòíîé áàçû ìîæíî ñ÷èòàòü êîíåö 80-õ ãîäîâ ïðîøëîãî ñòîëåòèÿ, êîãäà íà îñíîâå ÷åòâåðíûõ ñèñòåì InAlGaP ìàòåðèà- ëîâ À3Â5 áûëè èçãîòîâëåíû ñâåðõúÿðêèå ñâåòîäèîäû êðàñíîãî, îðàíæåâîãî è æåëòîãî èçëó÷åíèÿ. Ïîèñòèíå ðåâîëþöèîííûå èçìåíåíèÿ ïðîèçîøëè â íà÷àëå 90-õ ãîäîâ ÕÕ ñòîëåòèÿ, êîòîðûå áûëè ñâÿçà- íû ñ èçãîòîâëåíèåì ñâåðõúÿðêèõ çåëåíûõ è ãîëóáûõ ÑÄ íà îñíîâå íèòðèäîâ èíäèÿ (InN), ãàëëèÿ (GaN) è àëþìèíèÿ (AlN). Òàê, â äåêàáðå 1993 ã. ôèðìà Nichia Chemical Co. of Japan îáúÿâèëà îá èçãîòîâëåíèè ñâåðõúÿðêèõ âûñîêîýôôåêòèâíûõ (3,8%) ãîëóáûõ (450 íì) ÑÄ íà îñíîâå ãåòåðîñòðóêòóð InGaN, êîòî- ðûå îáåñïå÷èâàëè ìîùíîñòü 1 ìÂò ïðè òîêå 10 ìÀ. Ñâåòîîòäà÷à ýòèõ äèîäîâ áûëà â ñòî ðàç âûøå, ÷åì ñâåòîîòäà÷à ÑÄ íà êàðáèäå êðåìíèÿ, ïðîìûøëåííîå ïðîèçâîäñòâî êîòîðûõ áûëî îñâîåíî â òî âðåìÿ [4]. Íåñêîëüêî ïîçæå ôèðìà Research Triangle Park èçãîòîâèëà ñâåðõúÿðêèå ÑÄ íà îñíîâå InGaN-ãåòåðî- ñòðóêòóð ñ èñïîëüçîâàíèåì áîëåå äåøåâîé ïîäëîæ- êè èç êàðáèäà êðåìíèÿ [4]. Áîëåå äåøåâàÿ è ìîäåð- íèçèðîâàííàÿ òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ÷èïà ÑÄ çíà- ÷èòåëüíî ñíèçèëà öåíó òàêèõ äèîäîâ. Ñ ýòîãî âðåìå- íè ñòàëî âîçìîæíûì ñîçäàíèå áåëîãî ÑÄ ïóòåì ðàç- ìåùåíèÿ â îäíîì êîðïóñå òðåõ ÷èïîâ (êðàñíîãî, çå- ëåíîãî è ñèíåãî). Ñâåòîîòäà÷à ñâåðõúÿðêèõ äèîäîâ ñòàëà âûøå, ÷åì ñâåòîîòäà÷à ëàìï íàêàëèâàíèÿ. Ýòî ïîçâîëèëî ïîñòàâèòü çàäà÷ó ðàçðàáîòêè èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñíîâå ÑÄ. Âàæíîñòü íîâîãî ïîäõîäà ê ðàç- ðàáîòêå èñòî÷íèêîâ ñâåòà îáóñëîâëåíà âûñîêîé íà- äåæíîñòüþ è áîëüøèì âðåìåíåì ýêñïëóàòàöèè ÑÄ, èõ ýêîíîìè÷íîñòüþ è âîçìîæíîñòüþ ïîäáîðà æåëàå- ìîãî ñïåêòðà èçëó÷åíèÿ. Äàííûé îáçîð ïðèóðî÷åí ñîâðåìåííûì äîñòèæå- íèÿì â îáëàñòè ñîçäàíèÿ ñâåðõúÿðêèõ ÑÄ, îñîáîå âíè- ìàíèå óäåëåíî ñâåðõúÿðêèì ÑÄ áåëîãî ñâåòà. Îñíîâíûå ìèðîâûå òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ ñâåðõúÿð- êèõ ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèîäîâ Àíàëèç òåíäåíöèé ðàçâèòèÿ ýëåêòðîíèêè ïîñëåäíèõ ëåò ïîçâîëÿåò óòâåðæäàòü, ÷òî çà ïîñëåäíåå äåñÿòè- ëåòèå XX âåêà îñîáåííî çàìåòíûì áûëî èíòåíñèâíîå ðàçâèòèå îäíîé èç îáëàñòåé ìèêðîýëåêòðîíèêè � îï- òîýëåêòðîíèêè. Ýòîò ïðîãðåññ áûë â îñíîâíîì îáóñ- ëîâëåí çíà÷èòåëüíûì âîçðàñòàíèåì îáúåìîâ âûïóñ- êà ñâåðõúÿðêèõ ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèîäîâ (high- brightness light emitting diodes, HBLEDs). Ñîãëàñíî [5], íà÷èíàÿ ñ ñåðåäèíû 1990-õ ãîäîâ îáúåì ïðîäàæ ýòèõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ âîçðàñòàë èç ãîäà â ãîä ïðèìåðíî íà 40%. Áëàãîäàðÿ ðàçðàáîòêå íîâûõ ýïèòàêñèàëüíûõ òåõ- íîëîãèé èçãîòîâëåíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð, â ÷àñòíîñòè MOCVD (ãàçîôàçíàÿ ýïèòàêñèÿ èç ìåòàëëîîðãàíè÷å- ñêèõ ñîåäèíåíèé), ñâåòîîòäà÷à ñâåòîäèîäîâ, èçãîòîâ- ëåííûõ íà îñíîâå AlInGaP, InGaN, GaN, çíà÷èòåëüíî âîçðîñëà [6].  æåëòî-êðàñíîé îáëàñòè ñïåêòðà îíà äîñòèãëà çíà÷åíèé 30�40 ëì/Âò [7, 8], â ñèíå-çåëåíîé � 35 ëì/Âò [9], à áåëûõ äèîäîâ � 20�25 ëì/Âò [10]. Ýòè ïîêàçàòåëè çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàþò ñâåòîîòäà÷ó ëàìï íàêàëèâàíèÿ, êîòîðàÿ ðàâíà 10�15 ëì/Âò [11], ÷òî è ïîçâîëèëî ïîñòàâèòü çàäà÷ó ðàçðàáîòêè îñâåòè- òåëåé íà îñíîâå ñâåðõúÿðêèõ ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèî- äîâ. Çíà÷èòåëüíî øèðå ÑÄ ñòàëè èñïîëüçîâàòüñÿ â ñèñ- òåìàõ äîïîëíèòåëüíîãî îñâåùåíèÿ è õóäîæåñòâåííîé ïîäñâåòêè ðàçíûõ çäàíèé, à òàêæå äëÿ îòîáðàæåíèÿ âè- äåîãðàôè÷åñêîé èíôîðìàöèè ñ ïîìîùüþ ñâåòîäèîäíûõ äèñïëååâ [12]. Ïðåäâèäèòñÿ, ÷òî â áëèæàéøåì áóäó- Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 4 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ ùåì, áëàãîäàðÿ óñîâåðøåíñòâîâàíèþ òåõíîëîãèè èç- ãîòîâëåíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð è ÑÄ íà èõ îñíîâå, ñâåòîîò- äà÷à ñâåòîäèîäîâ âîçðàñòåò äî 150 ëì/Âò. Îæèäàåìîå óâåëè÷åíèå ïî ãîäàì îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ñâåðõúÿð- êèõ ÑÄ è èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà èõ îñíîâå, ñîãëàñíî îöåí- êàì [5], ïðèâåäåíî â òàáë. 1. Îñîáåííî ïðèâëåêàþò âíèìàíèå äâå âàæíûå âåõè â ðàçâèòèè èñòî÷íèêîâ ñâåòà. Ïåðâàÿ èç íèõ ïðîãíî- çèðóåòñÿ â 2007 ã., êîãäà ñòîèìîñòü îäíîãî ëþìåíà ñíèçèòñÿ äî 0,050 $/ëì áëàãîäàðÿ óäåøåâëåíèþ òåõ- íîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ è, ãëàâíîå, èç-çà ñóùåñòâåí- íîãî óëó÷øåíèÿ ïàðàìåòðîâ ÑÄ. Âòîðàÿ çíà÷èòåëüíàÿ âåõà ïðåäïîëàãàåòñÿ â 2012 ã. Èìåííî òîãäà îæèäàåò- ñÿ, ÷òî ñâåòîîòäà÷à ÑÄ ïðåâûñèò â äâà ðàçà ñâåòîîò- äà÷ó ëþìèíåñöåíòíûõ ëàìï (80�90 ëì/Âò [5]), à ñòî- èìîñòü îäíîãî ëþìåíà ñòàíåò íèæå 0,015 $/ëì.  áî- ëåå îòäàëåííîì áóäóùåì ïðîãíîçèðóåòñÿ äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå ñâåòîîòäà÷è ñâåðõúÿðêèõ ÑÄ è óìåíüøå- íèå ñòîèìîñòè ëþìåíà. Âêëàä ýòîãî íàïðàâëåíèÿ â ìèðîâóþ ýêîíîìèêó ìîæåò áûòü äîñòàòî÷íî çíà÷è- òåëüíûì. Îñíîâàíèåì äëÿ ýòîãî ìîãóò áûòü òàêèå àð- ãóìåíòû [13]: 1. Ñâåòîîòäà÷à ñâåðõúÿðêèõ ÑÄ. Óæå ñåé÷àñ îíà âûøå, ÷åì ó ëàìï íàêàëèâàíèÿ, è â áëèæàéøåì áó- äóùåì ïðåâûñèò ñâåòîîòäà÷ó ëþìèíåñöåíòíûõ ëàìï. Ïîòåíöèàëüíî âîçìîæíûé ê. ï. ä. òàêèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ê. ï. ä. ñóùåñòâóþùèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà è ìîæåò äîñòèãàòü 10% è áîëüøå. Ó÷èòûâàÿ, ÷òî îêîëî 15% ìèðîâûõ ðàñõîäîâ ýëåêò- ðîýíåðãèè èäåò íà îñâåùåíèå è ðåêëàìó, ïîòåíöèàëü- íàÿ âîçìîæíîñòü ñýêîíîìèòü õîòÿ áû íåñêîëüêî ïðî- öåíòîâ îò ýòîé âåëè÷èíû îçíà÷àåò ýêîíîìèþ â äåíü- ãàõ ïîðÿäêà ñîòåí ìèëëèàðäîâ äîëëàðîâ. 2. Âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ ÑÄ ñ óïðàâëÿåìûì öâåòîì èçëó÷åíèÿ. Áåëûé ñâåò, ïîëó÷åííûé îò ÑÄ, õàðàêòåðèçèðóåòñÿ ÿðêîñòüþ è îòòåíêàìè, êîìôîðò- íûìè äëÿ ÷åëîâåêà, à óïðàâëåíèå ñïåêòðàëüíûì ñî- ñòàâîì áåëîãî ñâåòà â îïðåäåëåííûõ ãðàíèöàõ ïðî- èçâîäèòñÿ ñìåíîé ñîñòàâà òâåðäûõ ðàñòâîðîâ InGaN, íà îñíîâå êîòîðûõ èçãîòîâëÿþòñÿ áåëûå äèîäû. 3. Ñðîê ñëóæáû è êîëè÷åñòâî ïåðåêëþ÷åíèé èñ- òî÷íèêîâ ñâåòà íà îñíîâå ÑÄ. Ïåðâûé äîñòèãàåò âåëè÷èíû ïîðÿäêà 100 òûñÿ÷ ÷àñîâ, à âòîðîé ïî ìåíü- øåé ìåðå â 100 ðàç ïðåâûøàåò àíàëîãè÷íûå ïîêàçà- òåëè ñóùåñòâóþùèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ïðîáëåìà óòèëèçàöèè ñóùåñòâóþùèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâóåò ó èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñíîâå ÑÄ. 4. Âîçìîæíîñòü ñîçäàíèÿ êâàçèìîíîõðîìàòè- ÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà. 5. Íåáîëüøîå òåïëîâûäåëåíèå â ïðîöåññå ðàáî- òû è âûñîêàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ ïðî÷íîñòü. 6. Áîëüøîå áûñòðîäåéñòâèå (íàíîñåêóíäû). 7. Ñèñòåìà ýëåêòðîïèòàíèÿ. Èñòîðè÷åñêè ïàðà- ìåòðû ýëåêòðîïèòàíèÿ áûòîâîé òåõíèêè ïîäãîíÿëèñü ïîä ïîòðåáíîñòè îñíîâíûõ ïîòðåáèòåëåé � èñòî÷íè- êîâ ñâåòà. Òàêàÿ òåíäåíöèÿ â ýëåêòðîòåõíèêå îáóñëîâ- ëåíà â îñíîâíîì ýêîíîìè÷åñêèìè ïðè÷èíàìè. Ñèñòå- ìà ýëåêòðîïèòàíèÿ èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñíîâå ÑÄ îò- êðûâàåò âîçìîæíîñòü äëÿ ñîçäàíèÿ íîâîãî ïîêîëåíèÿ áûòîâîé ýëåêòðîàïïàðàòóðû, êîòîðîå áóäåò èñïîëüçî- âàòü íèçêîâîëüòíûé ïîñòîÿííûé òîê. Ýòî äàåò òàêæå äîïîëíèòåëüíûå ïðåèìóùåñòâà â áîðüáå çà óìåíüøå- íèå ýëåêòðîòðàâìàòèçìà, ïîâûøåíèå ïîæàðíîé áåç- îïàñíîñòè çäàíèé è áûòîâîé òåõíèêè. Èçãîòîâëåíèå áåëûõ ÑÄ Ìàòåðèàëû äëÿ ñâåòîäèîäîâ âèäèìîãî äèàïàçî- íà. Ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå, âèäèìîå ÷åëîâå- ÷åñêèì ãëàçîì, ëåæèò â äèàïàçîíå äëèí âîëí îò 0,4 äî 0,7 ìêì. Äëèíà âîëíû ÑÄ îïðåäåëÿåòñÿ øèðèíîé çàïðåùåííîé çîíû ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà ñîãëàñíî ïîëóýìïèðè÷åñêîé ôîðìóëå λ=1,24/Eg, ãäå λ � äëèíà âîëíû ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ â ìêì, Eg � øèðèíà çàïðåùåííîé çîíû ïîëóïðîâîä- íèêà â ýÂ. Èç ýòîãî ñîîòíîøåíèÿ ñëåäóåò, ÷òî äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÑÄ âèäèìîãî äèàïàçîíà íåïðèãîäíû òàêèå øèðîêî èçâåñòíûå ìàòåðèàëû êàê êðåìíèé è ãåðìàíèé, øèðèíà çàïðåùåííîé çîíû êîòîðûõ ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå ðàâíà 1,12 è 0,72 ýÂ, ñîîòâåò- ñòâåííî. Äëÿ ñîçäàíèÿ ÑÄ, êîòîðûå èçëó÷àþò ñâåò â âèäèìîì äëÿ ÷åëîâåêà äèàïàçîíå äëèí âîëí, èñ- ïîëüçóþò ïîëóïðîâîäíèêè, øèðèíà çàïðåùåííîé çîíû êîòîðûõ íàõîäèòñÿ â èíòåðâàëå 1,7�3,1 ýÂ. Ê íàèáîëåå âàæíûì èç íèõ îòíîñÿòñÿ Al1�õGaõAs, Al1�õ�yInxGayP, In1�õGaõN, AlN, ZnTe1�õSeõ, CdõZn1�õSe, CdõZn1�õTe, CdS1�õSeõ, MgõZn1�õTe è äð. Êðîìå ñîîòâåòñòâóþùåãî çíà÷åíèÿ Åg, âàæíî, ÷òî- áû áûëè îòðàáîòàíû òàêæå òåõíîëîãèÿ âûðàùèâàíèÿ äåøåâûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìîíîêðèñòàëëîâ è òåõ- íîëîãèÿ ïîëó÷åíèÿ ýôôåêòèâíûõ ð�n-ïåðåõîäîâ ñ ñî- îòâåòñòâóþùèì óðîâíåì ëåãèðîâàíèÿ ñëîåâ n- è p- òèïà ïðîâîäèìîñòè. Ïîýòîìó ïðè èçãîòîâëåíèè ÑÄ íå íàøëè çàìåòíîãî èñïîëüçîâàíèÿ øèðîêîùåëåâûå ïî- ëóïðîâîäíèêè À2Â6, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ïðåêðàñ- íûìè ôîòîëþìèíåñöåíòíûìè ñâîéñòâàìè, îäíàêî â íèõ òÿæåëî ðåàëèçîâàòü èíâåðñèþ òèïà ïðîâîäèìîñòè [14]. Òèïû ãåòåðîñòðóêòóð è ìåòîäû èõ ïîëó÷åíèÿ. Âïåðâûå ýëåêòðîëþìèíåñöåíòíîå èçëó÷åíèå áûëî ïîëó÷åíî íà îñíîâå ïðîñòåéøèõ ýïèòàêñèàëüíûõ ñòðóêòóð ñ p�n-ïåðåõîäîì [3]. Ïðèìåð îäíîé èç òà- êèõ ãåòåðîñòðóêòóð ïîêàçàí íà ðèñ. 1. Íà ïîäëîæêó ýïèòàêñèàëüíî íàðàùèâàåòñÿ ïåðåõîäíûé ñëîé òâåð- äîãî ðàñòâîðà GaAs1�xPx ïåðåìåííîãî ñîñòàâà (õ èç- ìåíÿåòñÿ îò 0 äî 0,4), à äàëüøå ñëîé GaAs1�xPx ïîñòî- Ãîäû Îñíîâíûå ïàðàìåòðû 2002 2007 Çàìåíà ëàìï íàêàëèâàíèÿ 2012 Çàìåíà ëþìè- íåñöåíòíûõ ëàìï 2020 Ñâåòîîòäà÷à ÑÄ, ëì/Âò 25 50 150 200 Ñâåòîîòäà÷à èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñíîâå ÑÄ, ëì/Âò 20 200 1000 1500 Ñòîèìîñòü îäíîãî ëþìåíà, $/ëì 0,50 0,050 <0,015 <0,005 Òàáëèöà 1 Ïðîãíîçèðîâàííàÿ âðåìåííàÿ êàðòà ðàçâèòèÿ ñâåðõúÿðêèõ ñâåòîäèîäîâ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 5 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ ÿííîãî ñîñòàâà ñ ñîîòâåòñòâóþùèì çíà÷åíèåì õ. Ïå- ðåõîäíûé ñëîé îãðàíè÷èâàåò îáðàçîâàíèå áåçûçëó÷à- òåëüíûõ öåíòðîâ, îáóñëîâëåííûõ ðàçíèöåé â ïàðàìåò- ðàõ ðåøåòêè ïîäëîæêè è ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ. ð-îá- ëàñòü ñîçäàåòñÿ äèôôóçèåé öèíêà â ñëîé n-GaAs1�xPx èëè ýïèòàêñèàëüíûì íàðàùèâàíèåì. Ôîòîíû ãåíåðè- ðóþòñÿ â ð-îáëàñòè âáëèçè p�n-ïåðåõîäà è èçëó÷à- þòñÿ âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ (èõ õîä ïîêàçàí íà ðèñ. 1 ñòðåëêàìè). Äî íàáëþäàòåëÿ äîõîäèò òà ÷àñòü èç íèõ, êîòîðàÿ ïðîõîäèò ÷åðåç ïîâåðõíîñòü ìåæäó êîíòàêòà- ìè. Óìåíüøåíèå êîëè÷åñòâà ôîòîíîâ îáóñëîâëåíî ïîãëîùåíèåì âî âíóòðåííèõ ñëîÿõ ïîäëîæêè è ïîòå- ðÿìè çà ñ÷åò îòðàæåíèÿ. Çíà÷èòåëüíî ýôôåêòèâíåå ìíîãîïðîõîäíàÿ äâîé- íàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà, èçîáðàæåííàÿ íà ðèñ. 2. Ïðî- öåññ èçãîòîâëåíèÿ òàêîé ãåòåðîñòðóêòóðû íåñêîëüêî ñëîæíåå, ò. ê. òðåáóåò óäàëåíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâîé ïîäëîæêè ïîñëå íàðàùèâàíèÿ âñåõ ñëîåâ. Íà ïîä- ëîæêå InP ôîðìèðóþòñÿ ñëîè AlInGaP, ð- è n-òèïà ïðîâîäèìîñòè ñ ðàçíîé øèðèíîé çàïðåùåííîé çîíû Eg1, Eg2. Åñëè âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå Eg2<Eg1, òî òàêàÿ ñòðóêòóðà, èìåþùàÿ äâà ãåòåðîïåðåõîäà, íàçûâàåòñÿ äâîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðîé (ÄÃÑ). Ïðè òàêîé àðõè- òåêòóðå ýïèòàêñèàëüíîé ñòðóêòóðû èíæåêòèðîâàííûå èç n- â ð-îáëàñòü ýëåêòðîíû çàäåðæèâàþòñÿ ñíèçó ýíåðãåòè÷åñêèì áàðüåðîì, êîòîðûé âîçíèêàåò íà ãå- òåðîãðàíèöå ð1-AlInGaP�ð2-AlInGaP.  ðåçóëüòàòå ýòî- ãî óìåíüøàåòñÿ âåðîÿòíîñòü áåçûçëó÷àòåëüíîé ðåêîì- áèíàöèè ýëåêòðîíîâ è, ñîîòâåòñòâåííî, âîçðàñòàåò ñâå- òîîòäà÷à ñòðóêòóðû. Ïîñëå íàíåñåíèÿ ñïëîøíîãî ìå- òàëëè÷åñêîãî êîíòàêòà íà n-AlInGaP-ñëîé ïîäëîæêà InP ñòðàâëèâàåòñÿ. Ôîòîíû ãåíåðèðóþòñÿ â òîíêîì (≈1 ìêì) ð1-AlInGaP-ñëîå è ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ âî âñåõ íàïðàâëåíèÿõ. Øèðîêîùåëåâûå ñëîè n-AlInGaP è ð2-AlInGaP ïðîçðà÷íû äëÿ ôîòîíîâ, ïîýòîìó ôîòî- íû, íàïðàâëåííûå â ñòîðîíó ñïëîøíîãî ìåòàëëè÷å- ñêîãî êîíòàêòà, îòðàæàþòñÿ îò íåãî è âûõîäÿò ÷åðåç ïîâåðõíîñòíûé ñëîé ð2-AlInGaP íàðóæó. Òîëùèíà ñëîåâ n-AlInGaP è ð2-AlInGaP íåáîëüøàÿ (≈10 ìêì), ïîýòîìó ïîòåðè íà ïîãëîùåíèå è ðàññåèâàíèå ñâåòà íà áîêîâûõ ãðàíÿõ êðèñòàëëà íåçíà÷èòåëüíû. Ñâåòî- îòäà÷à òàêèõ ãåòåðîñòðóêòóð ïî÷òè â äâà ðàçà âûøå ïî ñðàâíåíèþ ñî ñâåòîîòäà÷åé ãåòåðîñòðóêòóðû, èçîá- ðàæåííîé íà ðèñ. 1. Òàêèå ñòðóêòóðû ïîëó÷àþò ìå- òîäàìè æèäêîôàçíîé è ÌÎÑ-ãèäðèäíîé ýïèòàêñèè. Òèïè÷íàÿ ýïèòàêñèàëüíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà íà îñíîâå InGaN èçîáðàæåíà íà ðèñ. 3. Íà îñíîâå òàêîé ñòðóêòó- ðû èçãîòîâëÿþòñÿ ñâåðõúÿðêèå ÑÄ çåëåíîãî è ñèíåãî ñâåòà. Ýòî òèïè÷íàÿ äâîéíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà ñ áóôåð- íûì ñëîåì GaN, ïðåäíàçíà÷åííûì äëÿ ñîãëàñîâàíèÿ ïàðàìåòðîâ ðåøåòêè ìåæäó ñàïôèðîâîé ïîäëîæêîé è êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêîé ñëîåâ ãåòåðîñòðóêòóðû. Ñâåòîäèîäíûé ÷èï èçãîòîâëåí ñ îäíîñòîðîííèì ðàç- ìåùåíèåì êîíòàêòîâ ê n- è ð-îáëàñòÿì ñòðóêòóðû. Îñíîâíûì ìåòîäîì ïîëó÷åíèÿ òàêèõ ñòðóêòóð ÿâëÿåò- ñÿ ìåòîä ÌÎÑ-ãèäðèäíîé ýïèòàêñèè.  òàáë. 2 ñîáðàíû îñíîâíûå äàííûå ïî ýìèññè- îííûì ñâîéñòâàì ÿðêèõ ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèîäîâ, èçãîòîâëåííûõ íà îñíîâå ðàçíûõ ãåòåðîñòðóêòóð [4]. Êàê âèäíî èç òàáë. 2, íàèáîëüøåé êâàíòîâîé ýô- ôåêòèâíîñòüþ õàðàêòåðèçèðóþòñÿ ÑÄ èç AlGaAs. Îäíàêî íà îñíîâå ýòîãî ìàòåðèàëà ìîãóò áûòü èçãî- òîâëåíû òîëüêî ÑÄ êðàñíîãî äèàïàçîíà ñâåòà. Ñàìóþ âûñîêóþ ñâåòîîòäà÷ó îáåñïå÷èâàþò ÑÄ íà îñíîâå AlInGaP (≈20 ëì/Âò) [8]. Íà áàçå ýòîãî ìàòåðèàëà èç- ãîòîâëÿþò ñâåðõúÿðêèå ÑÄ íå òîëüêî êðàñíîãî, íî è îðàíæåâîãî, è æåëòîãî öâåòîâ. Áåçóñëîâíî, ýòî îñ- íîâíîé ìàòåðèàë äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñâåòîèçëó÷àþùèõ ïðèáîðîâ ýòîãî ñïåêòðàëüíîãî äèàïàçîíà. Ïðèâëåêàþò ê ñåáå âíèìàíèå ãåòåðîñòðóêòóðû íà îñíîâå ZnTeSe. Èç ýòèõ ãåòåðîñòðóêòóð èçãîòîâëåíû çåëåíûå ÑÄ ñ âûñîêîé ñâåòîîòäà÷åé (≈18 ëì/Âò). Ýòî ïåðñïåêòèâíûé ìàòåðèàë, îäíàêî îí ìîæåò áûòü øè- ðîêî èñïîëüçîâàí òîëüêî â òîì ñëó÷àå, êîãäà áóäåò ðåøåíà ïðîáëåìà ïîëó÷åíèÿ âûñîêîêà÷åñòâåííûõ (ñ Ðèñ. 1. Ýïèòàêñèàëüíàÿ ñòðóêòóðà ñ ãîìîïåðåõîäîì äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ÑÄ Meòàëë Meòàëë Ïîäëîæêà n–GaAs (GaP) n–GaAs1–xPx n–GaAs1–xPx ð–GaAs1–xPx:Zn õ=0...0,4 õ=const Ðèñ. 2. Ìíîãîïðîõîäíàÿ äâîéíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà íà îñíîâå AlInGaP n–AlInGaP p1–AlInGaP p2–AlInGaP Meòàëë Eg1 Eg2 Eg1 Eg2<Eg1 Meòàëë Ðèñ. 3. Òèïè÷íàÿ ýïèòàêñèàëüíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà AlGaN � InGaN äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñâåòîäèîäîâ çåëåíîãî è ñèíå- ãî ñâåòà Ñàïôèðîâàÿ ïîäëîæêà Áóôåðíûé ñëîé GaN n-GaN p-GaN Ìåòàëëè÷åñêèé ýëåêòðîä p-AlGaN n -AlGaN Ìåòàëëè÷åñêèé ýëåêòðîä p-InGaN Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 6 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ íèçêîé ïëîòíîñòüþ äèñëîêàöèé) ïîäëîæåê áîëüøîãî äèàìåòðà (≈50�60 ìì). Òàêèì îáðàçîì, è ñåé÷àñ, è â ïðîãíîçèðîâàííîì áëèæàéøåì áóäóùåì, îñíîâíûì ìàòåðèàëîì äëÿ ÑÄ çåëåíîãî è ñèíåãî öâåòîâ ÿâëÿ- þòñÿ òâåðäûå ðàñòâîðû InGaN [15]. Òåõíîëîãèÿ ïî- ëó÷åíèÿ ýòèõ ñòðóêòóð õîðîøî îòðàáîòàíà, õîòÿ îñòà- þòñÿ åùå îïðåäåëåííûå ðåçåðâû äëÿ åå óñîâåðøåí- ñòâîâàíèÿ. Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî î÷åíü âàæíîå çíà÷åíèå èãðà- åò òîò ôàêò, ÷òî â ïðîìûøëåííûõ ìàñøòàáàõ îñâîåí âûïóñê ñàïôèðîâûõ ïîäëîæåê äèàìåòðîì 60�100 ìì è áîëüøå, à òàêæå ïîëó÷åíû òàêèõ æå äèàìåòðîâ áî- ëåå äåøåâûå ïîäëîæêè èç êàðáèäà êðåìíèÿ. Áîëü- øîå çíà÷åíèå äëÿ ñíèæåíèÿ ñòîèìîñòè ïðîäóêöèè èìååò òàêæå òî, ÷òî äîñòèãíóòû çíà÷èòåëüíûå óñïåõè â âûïóñêå âûñîêîïðîäóêòèâíîãî òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð À3Â5- ìàòåðèàëîâ ìåòîäîì ÌÎÑ-ãèäðèäíîé ýïèòàêñèè, â ÷àñòíîñòè, ýòî óñòàíîâêè ôèðìû AIXTRON [16]. Ìåòîäû ïîëó÷åíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð äëÿ ÑÄ. Æèä- êîôàçíàÿ ýïèòàêñèÿ (ÆÔÝ) � ïðîöåññ âûðàùèâà- íèÿ ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñëîåâ èç ïåðåñûùåííûõ ðàñòâîðîâ-ðàñïëàâîâ ìåòàëëîâ (òàêèõ êàê ãàëëèé, èí- äèé, âèñìóò). Ðîñò ñëîÿ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòå- ðèàëà äîñòèãàåòñÿ îõëàæäåíèåì æèäêîé ôàçû (ðà- ñòâîðà-ðàñïëàâà, íàñûùåííîãî ñîîòâåòñòâóþùèì ñîåäèíåíèåì À3Â5 è ëåãèðóþùèìè êîìïîíåíòàìè), êîòîðàÿ êîíòàêòèðóåò ñ ïîäëîæêîé À3Â5 , íèæå òåìïå- ðàòóðû íàñûùåíèÿ. Ïðè íàðàùèâàíèè ýïèòàêñèàëü- íîãî ìîíîñëîÿ ïðîöåññ íàðàùèâàíèÿ ïðîõîäèò òðè îñíîâíûõ ñòàäèè: 1. Ïðèâåäåíèå ïîäëîæêè À3Â5 â êîíòàêò ñ ðàñòâî- ðîì-ðàñïëàâîì, ñîñòàâ êîòîðîãî ñîîòâåòñòâóåò êðè- âîé ëèêâèäóñà íàðàùèâàåìîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ñîåäèíåíèÿ. 2. Âûðàùèâàíèå íåîáõîäèìîãî ñëîÿ ïóòåì êîí- òðîëèðóåìîãî îõëàæäåíèÿ íàñûùåííîãî ðàñòâîðà- ðàñïëàâà. 3. Óäàëåíèå æèäêîé ôàçû ñ ïîâåðõíîñòè âûðàùåí- íîé ïëåíêè äëÿ îñòàíîâêè ïðîöåññà ðîñòà. Ïðè âûðàùèâàíèè ìíîãîñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòó- ðû ïðîöåññ ÆÔÝ ñîñòîèò èç ìíîãèõ ðîñòîâûõ îïå- ðàöèé, â êàæäîé èç êîòîðûõ èñïîëüçóþòñÿ ðàçíûå ðàñ- ïëàâû, ñîñòàâ êîòîðûõ ïîäáèðàåòñÿ ñ öåëüþ îáåñïå- ÷èòü íàðàùèâàíèå ñëîÿ íåîáõîäèìîãî ñîñòàâà è óðîâ- íÿ ëåãèðîâàíèÿ. Ýòîò ìåòîä îáåñïå÷èâàåò íàèáîëåå ðàâíîâåñíûå óñëîâèÿ ðîñòà, ïðè êîòîðûõ ìîæíî ïî- ëó÷èòü ýïèòàêñèàëüíûå ñëîè ñ íèçêîé êîíöåíòðàöèåé äåôåêòîâ. Ìîëåêóëÿðíî-ëó÷åâàÿ ýïèòàêñèÿ (ÌËÝ) � ïðîöåññ ýïèòàêñèàëüíîãî íàðàùèâàíèÿ òîíêèõ ñëîåâ ðàçíûõ ñîåäèíåíèé áëàãîäàðÿ ðåàêöèÿì, êîòîðûå ïðîèñõîäÿò ìåæäó òåðìè÷åñêè ñîçäàííûìè ìîëåêóëÿðíûìè èëè àòîìíûìè ïó÷êàìè ñîîòâåòñòâóþùèõ êîìïîíåíòîâ è ïîâåðõíîñòüþ ïîäëîæêè, íàõîäÿùåéñÿ â ñâåðõãëóáî- êîì âàêóóìå ïðè ïîâûøåííîé òåìïåðàòóðå. ÌËÝ çíà÷èòåëüíî îòëè÷àåòñÿ îò äðóãèõ òåõíîëî- ãèé, êîòîðûå èñïîëüçóþòñÿ äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïîëóïðî- âîäíèêîâûõ ñòðóêòóð, ñëåäóþùèìè ôàêòîðàìè: 1. Íåáîëüøàÿ ñêîðîñòü ðîñòà � 1 íì/ìèí. 2. Îòíîñèòåëüíî íèçêàÿ òåìïåðàòóðà ðîñòà. 3. Âîçìîæíîñòü ââåäåíèÿ ðàçëè÷íûõ ãàçîîáðàç- íûõ êîìïîíåíòîâ äëÿ èçìåíåíèÿ ñîñòàâà ñëîÿ è óïðàâëåíèÿ êîíöåíòðàöèåé ïðèìåñè. 4. Àòîìàðíî-ãëàäêàÿ ïîâåðõíîñòü êðèñòàëëèçèðó- þùåéñÿ ïëåíêè. 5. Âîçìîæíîñòü àíàëèçà ïàðàìåòðîâ ïëåíêè â ïðî- öåññå ðîñòà. Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ýòîãî ìåòîäà ÿâëÿåòñÿ òîò ôàêò, ÷òî îáîðóäîâàíèå äëÿ ÌËÝ ñòîèò î÷åíü äîðîãî è íåäîñòàòî÷íî ïðîäóêòèâíî. ÌÎÑ-ãèäðèäíàÿ ýïèòàêñèÿ � ìåòîä ðîñòà ýïèòàê- ñèàëüíûõ ñëîåâ è ñòðóêòóð èç ãàçîâîé ôàçû ñ èñ- ïîëüçîâàíèåì ìåòàëëîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé (ÌÎÑ) � øèðîêîãî êëàññà âåùåñòâ, ñîäåðæàùèõ ìåòàëë-êèñëîðîä-óãëåðîäíûå ñâÿçè èëè êîîðäèíàöè- îííûå ñîåäèíåíèÿ ìåòàëëîâ ñ îðãàíè÷åñêèìè ìîëå- êóëàìè. Êðèñòàëëèçàöèÿ â ïðîöåññå ÌÎÑ-ãèäðèäíîé ýïèòàêñèè ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò ðåàêöèé ïèðîëèçà ïðè ïðîïóñêàíèè îäíîðîäíîé ãàçîâîé ñìåñè ðåàãåíòîâ � ìåòàëëîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé, ñîäåðæàùèõ ýëå- ìåíò òðåòüåé ãðóïïû (íàïðèìåð Ga) è ýëåìåíò ïÿòîé ãðóïïû (As) íàä íàãðåòîé ñ ïîìîùüþ Â×-ãåíåðàòîðà ïîäëîæêîé â ðåàêòîðå ñ õîëîäíûìè ñòåíêàìè. Íåîá- õîäèìî òî÷íî êîíòðîëèðîâàòü ãëàâíûì îáðàçîì òîëüêî òåìïåðàòóðó ïîäëîæêè. Ôèðìû-èçãîòîâèòåëè ãåòåðîñòðóêòóð äëÿ ÑÄ è õàðàêòåðèñòèêà èõ ïðîäóêöèè. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü èçãîòîâëåíèåì ãåòåðîñòðóêòóð çàíèìàåòñÿ ðÿä âåäó- ùèõ ôèðì, â ÷àñòíîñòè òàêèå êàê ATMI (USA), United Epitaxy Company (Taiwan), Technologies and Devices International Inc (TDI) (USA), QinetiQ Ltd (UK), IQE Inc (USA) [16, 17]. Ìàòåðèàë îñíîâû ÑÄ Ïèêîâàÿ äëèíà âîëíû ãåíåðàöèè ñâåòà, íì Òèï ýïèòàêñèàëüíîé ñòðóêòóðû Êâàíòîâàÿ ýôôåêòèâíîñòü, % Ñâåòîîòäà÷à, ëì/Âò GaAsP 700 Ãîìîïåðåõîä (ÃÏ) 0,2 0,15 AlGaAs 650 ÄÃÑ 16,0 8,0 AlInGaP 620 ÄÃÑ 6,0 20,0 AlInGaP 585 ÄÃÑ 5,0 20,0 AlInGaP 570 ÄÃÑ 1,0 6,0 GaP 555 ÃÏ 0,1 0,6 InGaN 514 ÄÃÑ 2,6 7,0 ZnTeSe 512 ÄÃÑ 5,3 18,0 ZnCdSe 489 ÄÃÑ 1,3 1,7 SiC 470 ÃÏ 0,03 0,04 InGaN 450 ÄÃÑ 3,8 3,6 Òàáëèöà 2 Ýìèññèîííûå ñâîéñòâà ÑÄ âèäèìîãî äèàïàçîíà íà îñíîâå ãåòåðîñòðóêòóð ðàçíîãî òèïà Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 7 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ Òèïè÷íîé ïðîìûøëåííîé òåõíîëîãèåé íàðàùèâà- íèÿ ãåòåðîñòðóêòóð ÿâëÿåòñÿ ìåòîä ÌÎÑ-ãèäðèäíîé ýïèòàêñèè. Ýòî îáóñëîâëåíî êàê ôèçè÷åñêèìè ñâîé- ñòâàìè ìàòåðèàëîâ À3Â5 (âûñîêàÿ òåìïåðàòóðà ïëàâ- ëåíèÿ, íèçêàÿ õèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü), òàê è çíà÷è- òåëüíûìè óñïåõàìè â ðàçðàáîòêå ïðîìûøëåííûõ âûñîêîïðîäóêòèâíûõ ýïèòàêñèàëüíûõ óñòàíîâîê. Òèïè÷íûé ïðîöåññ íàðàùèâàíèÿ ýïèòàêñèàëüíîé ãå- òåðîñòðóêòóðû äëÿ ãîëóáûõ èëè áåëûõ ÑÄ âêëþ÷àåò â ñåáÿ ñëåäóþùèå øàãè [18]: 1. Íàãðåâ ñàïôèðîâîé ïîäëîæêè è íèòðèäèçàöèÿ åå ïîâåðõíîñòè ïðè òåìïåðàòóðå ïîðÿäêà 1000°Ñ. 2. Îõëàæäåíèå ïîäëîæêè äî òåìïåðàòóðû ïîðÿä- êà 600°Ñ è íàðàùèâàíèå òîíêîãî ïðîìåæóòî÷íîãî ñëîÿ GaN (≈0,5 ìì). 3. Îòæèã ñàïôèðîâîé ïîäëîæêè ñ ïðîìåæóòî÷- íûì ñëîåì ïðè òåìïåðàòóðå ≈1000°Ñ. 4. Íàðàùèâàíèå áóôåðíîãî ñëîÿ GaN òîëùèíîé 2�4 ìêì (íàðàùèâàíèå äëèòñÿ 2�4 ÷). 5. Íàðàùèâàíèå ìíîãîñëîéíîé ãåòåðîñòðóêòóðû ñ p�n-ïåðåõîäîì, â òîì ÷èñëå è ñ íàíîðàçìåðíûìè ñëîÿìè (îáùàÿ òîëùèíà ãåòåðîñòðóêòóðû ñîñòàâëÿ- åò ≈1 ìêì). Ôèðìîé Technologies and Devices International Inc (TDI) äëÿ ñíèæåíèÿ ñòîèìîñòè ïðîäóêöèè è ïîâû- øåíèÿ êà÷åñòâà ãåòåðîñòðóêòóð äëÿ áåëûõ äèîäîâ ïðåäëîæåí äðóãîé ïîäõîä [18]. Íà ïåðâîì ýòàïå ôîð- ìèðîâàíèÿ ãåòåðîñòðóêòóðû ìåòîäîì ãèäðèäíîé ãà- çîôàçíîé ýïèòàêñèè (Hidride Vapor Phase Epitaxy) íà ñàïôèðîâóþ ïîäëîæêó íàðàùèâàåòñÿ òîëñòûé ñëîé GaN. Íà âòîðîì ýòàïå ìåòîäîì MOSVD ôîðìèðóåò- ñÿ ìíîãîñëîéíàÿ ãåòåðîñòðóêòóðà AlGaN/GaN ñ p�n- ïåðåõîäîì äëÿ ÑÄ. Äëÿ ñðàâíåíèÿ íà ðèñ. 4 ñõåìàòè- ÷åñêè ïðèâåäåíà òåõíîëîãè÷åñêàÿ öåïî÷êà èçãîòîâ- ëåíèÿ ãåòåðîñòðóêòóð ñîãëàñíî òèïîâîìó ïðîöåññó ñ èñïîëüçîâàíèåì MOSVD-òåõíîëîãèè è ïðîöåññó, ïðåäëîæåííîìó ôèðìîé TDI. Êàê âèäíî èç ðèñ. 4, íîâàÿ òåõíîëîãèÿ ïîçâîëÿåò èçáåæàòü ðÿäà øàãîâ, â ÷àñòíîñòè 1, 2, 3, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ îáÿçàòåëüíûìè äëÿ MOSVD-òåõíîëîãèè. Ó÷èòûâàÿ èõ çíà÷èòåëüíóþ ïðîäîëæèòåëüíîñòü è íåîáõîäèìîñòü íàãðåâà ïîäëîæ- êè äî âûñîêèõ òåìïåðàòóð, ïðèìåíåíèå íîâîé òåõíî- ëîãèè ïîçâîëÿåò çíà÷èòåëüíî ñíèçèòü ñòîèìîñòü è ïîâûñèòü êà÷åñòâî ãåòåðîñòðóêòóð äëÿ ÑÄ. Ïóòè ñîçäàíèÿ ñâåðõúÿðêèõ ÑÄ áåëîãî ñâåòà. Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü ñóùåñòâóþò ïÿòü îñíîâíûõ ïóòåé ïîëó÷åíèÿ áåëîãî ñâåòà áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ ïî- ëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ À3Â5. Ê íèì îòíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå: 1. Ðàçìåùåíèå â îäíîì êîðïóñå òðåõ ìèêðîêðèñ- òàëëîâ (÷èïîâ), êîòîðûå îáåñïå÷èâàþò èçëó÷åíèå ñâåòà òðåõ îñíîâíûõ öâåòîâ � êðàñíîãî, çåëåíîãî è ñèíåãî [19, 20]. Êîíñòðóêöèÿ òàêîãî ÑÄ ïîêàçàíà íà ðèñ. 5. Ïîäáèðàÿ èíòåíñèâíîñòü èçëó÷åíèÿ íà êàæäîé èç òðåõ îñíîâíûõ äëèí âîëí, à òàêæå êîððåêòèðóÿ ïîëî- æåíèå èõ ìàêñèìóìîâ èçìåíåíèåì ñîñòàâà òâåðäîãî ðàñòâîðà àêòèâíûõ ñëîåâ (îáåñïå÷èâàþùèõ íåîáõî- äèìóþ äëèíó âîëíû ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ), Ðèñ. 4. Ñõåìàòè÷åñêèé ìàðøðóò èçãîòîâëåíèÿ ãîëóáûõ äèîäîâ ñîãëàñíî òðàäèöèîííîìó (ñëåâà) è ïðåäëîæåí- íîìó ôèðìîé TDI (ñïðàâà) ïîäõîäàì Íàñûùåííûé àçîòîì ñëîé Ñàïôèðîâàÿ ïîäëîæêà Êëàñòåðíûé GaN Íàñûùåííûé àçîòîì ñëîé Ñàïôèðîâàÿ ïîäëîæêà Áóôåðíûé ñëîé GaN Êëàñòåðíûé GaN Íàñûùåííûé àçîòîì ñëîé Ñàïôèðîâàÿ ïîäëîæêà AlGaN/GaN- ñòðóêòóðà Áóôåðíûé ñëîé GaN Êëàñòåðíûé GaN Íàñûùåííûé àçîòîì ñëîé Ñàïôèðîâàÿ ïîäëîæêà Íèòðèäèçà- öèÿ ïîâåðõ- íîñòè ñàïôè- ðîâîé ïîäëîæêè ïðè 1100°Ñ Ôîðìèðîâà- íèå íèçêî- òåìïåðàòóð- íîãî êëàñòåð- íîãî ñëîÿ GaN Íàðàùèâàíèå áóôåðíîãî ñëîÿ GaN ïðè 1100°Ñ Íàðàùèâàíèå ýïèòàêñèàëüíîé ñòðóêòóðû AlGaN/GaN äëÿ ÑÄ AlGaN/GaN- ñòðóêòóðà Áóôåðíûé ñëîé GaN Ñàïôèðîâàÿ ïîäëîæêà Øàãè 1, 2, 3 íå íóæíû 1 2 3 4 Ðèñ. 5. Êîíñòðóêöèÿ áåëîãî ñâåòîèçëó÷àþùåãî äèîäà íà îñíîâå ÷èïîâ êðàñíîãî, çåëåíîãî è ñèíåãî ñâå÷åíèÿ: 1 � âûâîä êàòîäà ñ ÷àøåîáðàçíûì ðåôëåêòîðîì; 2 � ÷èï ñèíåãî öâåòà èçëó÷åíèÿ; 3 � ÷èï çåëåíîãî öâåòà èçëó÷åíèÿ; 4 � ÷èï êðàñíîãî öâåòà èçëó÷åíèÿ 1 234 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 8 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ ìîæíî äîñòèãíóòü æåëàåìîãî òîíà áåëîãî ñâåòà. Ýòîò ïóòü ïîçâîëÿåò ñîçäàâàòü ÑÄ ñ óïðàâëÿåìîé äëèíîé âîëíû èçëó÷åíèÿ. 2. Èñïîëüçîâàíèå ñèíèõ ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèî- äîâ, ïîêðûòûõ ëþìèíîôîðîì íà îñíîâå ôîñôîðà [1]. Áåëûé ñâåò ïîëó÷àåòñÿ áëàãîäàðÿ âîçáóæäåíèþ êî- ðîòêîâîëíîâûì (ñèíèì) ñâåòîì äëèííîâîëíîâîãî ëþìèíåñöåíòíîãî èçëó÷åíèÿ â ëþìèíîôîðå. Ëþìè- íîôîð ïðåâðàùàåò ñèíèé ñâåò â øèðîêîïîëîñíîå èç- ëó÷åíèå âèäèìîãî äèàïàçîíà, âîñïðèíèìàåìîå êàê áåëûé ñâåò îïðåäåëåííîãî îòòåíêà. Óëó÷øåíèå ñâå- òîîòäà÷è áåëûõ äèîäîâ, ðàáîòà êîòîðûõ áàçèðóåòñÿ íà êîíâåðòèðîâàíèè ñâåòà, áóäåò çàâèñåòü êàê îò óëó÷- øåíèÿ êâàíòîâîãî âûõîäà ãåòåðîñòðóêòóð, òàê è, îñî- áåííî, îò óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ëþìèíåñöåíòíûõ ìà- òåðèàëîâ. Îäíèì èç ìíîãîîáåùàþùèõ ïóòåé ÿâëÿåò- ñÿ ðàçðàáîòêà ëþìèíîôîðîâ íà îñíîâå ôîñôîðà ñ äîáàâêàìè ðåäêîçåìåëüíûõ ýëåìåíòîâ. Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî èìåííî ýòîò ïîäõîä ïîçâîëèò ïîëíîñòüþ óäîâëåòâî- ðèòü áàçîâûå òðåáîâàíèÿ ê âûñîêîé àäñîðáöèîííîé ñïîñîáíîñòè ëþìèíîôîðîâ è ýôôåêòèâíîñòè êîíâåð- òèðîâàíèÿ ñâåòà. Êîíñòðóêöèÿ òàêîãî áåëîãî ÑÄ èçîá- ðàæåíà íà ðèñ. 6. Íà îñíîâå ýòîãî ñïîñîáà ñåé÷àñ èçãîòàâëèâàþò áîëüøèíñòâî áåëûõ äèîäîâ. 3. Èñïîëüçîâàíèå óëüòðàôèîëåòîâûõ ÷èïîâ íà îñ- íîâå GaN, ïîêðûòûõ ñïåöèàëüíûì ïîêðûòèåì ñ äî- áàâëåíèåì ôîñôîðà. Ïðèíöèï îáðàçîâàíèÿ áåëîãî ñâåòà òîò æå, ÷òî è â ïóíêòå 2, ñ òîé ëèøü ðàçíèöåé, ÷òî âîçáóæäåíèå ñïåöèàëüíîãî ëþìèíîôîðà çäåñü ïðîèñõîäèò óëüòðàôèîëåòîâûì èçëó÷åíèåì ÷èïà íà îñíîâå GaN [21]. 4. Èñïîëüçîâàíèå îðãàíè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ. Îðãà- íè÷åñêèå ÑÄ � ýòî òîíêîïëåíî÷íûå ñòðóêòóðû ñ òîë- ùèíîé ïëåíîê 100�500 Å, à íå êðèñòàëëû. Îáû÷íî ýòè ïëåíêè óêëàäûâàþò äðóã íà äðóãà õèìè÷åñêèìè ìåòîäàìè, âàêóóìíûì íàíåñåíèåì èëè æå íàáðûçãè- âàíèåì ñ ïîìîùüþ êðàñêîñòðóéíîãî ïðèíòåðà ñ ïî- ñëåäóþùåé ïîëèìåðèçàöèåé. Ñòðóêòóðà îðãàíè÷åñ- êîãî ñâåòîèçëó÷àþùåãî äèîäà ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 7. Ïðè ïðîõîæäåíèè òîêà ÷åðåç ñòðóêòóðó èç 3 èëè 4 ïëåíîê â íèõ âîçíèêàþò ýêñèòîíû, ñ ïîìîùüþ êîòî- ðûõ ñîâåðøàåòñÿ ïåðåíîñ ýíåðãèè è ïåðåäà÷à åå ôî- òîëþìèíåñöèðóþùåé îðãàíè÷åñêîé ïëåíêå ëèáî ñà- ìîñòîÿòåëüíàÿ ðåêîìáèíàöèÿ ñ èçëó÷åíèåì ñâåòà.  çàâèñèìîñòè îò òîãî, êàêàÿ ýòà ïëåíêà ïî õèìè÷å- ñêîìó ñîñòàâó è ñòðóêòóðå ìîëåêóë, öâåò ñâå÷åíèÿ ìîæåò ñèëüíî îòëè÷àòüñÿ. Ðåêîðäíûå äîñòèãíóòûå ÿðêîñòè ñîñòàâëÿþò 2·105 êä/ì2 [22]. 5. Èñïîëüçîâàíèå ãåòåðîñòðóêòóð ñ êâàíòîâîðàç- ìåðíûìè ñëîÿìè, êîòîðûå áëàãîäàðÿ ñîîòâåòñòâóþ- ùåìó ïîäáîðó ïàðàìåòðîâ êâàíòîâîðàçìåðíûõ ñëî- åâ (òîëùèíû è ñîñòàâà) ïîçâîëÿþò ïîëó÷èòü íåîáõî- äèìóþ äëèíó âîëíû èçëó÷åíèÿ ÷èïà. Ðàáîòû â ýòîì íàïðàâëåíèè ïðîâîäÿòñÿ íà óðîâíå ëàáîðàòîðíûõ èñ- ñëåäîâàíèé. Ýòîò ïóòü ïåðñïåêòèâåí è â áóäóùåì, âîçìîæíî, ñòàíåò îäíèì èç äîìèíèðóþùèõ [6]. Ïàðàìåòðû áåëûõ ÑÄ îñíîâíûõ ôèðì-èçãîòî- âèòåëåé Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü íå ìåíåå äåñÿòè âåäóùèõ ôèðì âûïóñêàþò ÑÄ áåëîãî ñâåòà ðàçëè÷íîé êîí- ñòðóêöèè, â ÷àñòíîñòè, �ëàìïîâûå�, �àâòîìîáèëüíûå�, äëÿ èíôîðìàöèîííûõ òàáëî è ýêðàíîâ [23�26]. �Ëàìïîâûå� ÑÄ, êàê ïðàâèëî, èìåþò öèëèíäðè÷åñêèé êîðïóñ ñ âûïóêëîé ëèíçîé äëÿ ðàñôîêóñèðîâàíèÿ ñâå- òîâîãî ïîòîêà. Óãîë èçëó÷åíèÿ òàêèõ äèîäîâ íàõî- äèòñÿ â ïðåäåëàõ 20�40°. �Àâòîìîáèëüíûå� ÑÄ õà- ðàêòåðèçóþòñÿ ïîëóñôåðè÷åñêèì êîðïóñîì, à óãîë èçëó÷åíèÿ áîëüøîé è ñîñòàâëÿåò 40�80°. Ñâåòîäèî- äû äëÿ ýêðàíîâ îñíàùåíû êîðïóñîì, ïðèìåíèìûì äëÿ ìîíòàæà íà ïëàòàõ [27]. Îòðàæàòåëü ñâåòà è ëèí- çà â íèõ òàêîé ôîðìû, êîòîðàÿ ïîçâîëÿåò ôîðìèðî- âàòü óçêèé (äî 15°) ñâåòîâîé ïîòîê âûñîêîé ÿðêîñòè. Äëÿ óëè÷íîãî îñâåùåíèÿ ïðåäëîæåíà ëàìïà, ñîäåð- æàùàÿ 700 ÑÄ áåëîãî ñâåòà. Òàêàÿ ëàìïà, ïèòàÿñü íàïðÿæåíèåì 24 Â è ïîòðåáëÿÿ âñåãî 56 Âò, îáåñïå- ÷èâàåò îñâåùåííîñòü îò 80 äî 660 ëê [28].  òàáë. 3 ïðèâåäåíû ïàðàìåòðû ÑÄ áåëîãî ñâåòà, âûïóñêàåìûõ âåäóùèìè ôèðìàìè ìèðà. Ó÷èòûâàÿ òîò ôàêò, ÷òî ïðè ðàçðàáîòêå èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñ- íîâå áåëûõ ÑÄ èñïîëüçóþòñÿ ÑÄ ñ áîëüøîé ñèëîé ñâåòà, â òàáëèöó áûëè âêëþ÷åíû òîëüêî ÑÄ ñ ñèëîé ñâåòà íå ìåíüøå 1000 ìêä. Àíàëèç äàííûõ, ïðèâåäåííûõ â òàáë. 3, ïîêàçûâà- åò, ÷òî áîëüøèíñòâî èçãîòîâèòåëåé áåëûõ äèîäîâ èñ- ïîëüçóþò ïóòü, îïèñàííûé â ïðåäûäóùåì ïîäðàçäåëå. Îí áàçèðóåòñÿ íà èñïîëüçîâàíèè êðèñòàëëîâ InGaN, Ðèñ. 6. Êîíâåðòèðîâàíèå ñâåòà â áåëûõ ñâåòîèçëó÷àþ- ùèõ äèîäàõ íà îñíîâå InGaN: 1 � êîðïóñ ÷àøåîáðàçíîãî ðåôëåêòîðà; 2 � ñåðåáðÿíîå çåðêàëüíîå ïîêðûòèå; 3 � ÷èï ñâåòîèçëó÷àþùåãî äèîäà íà îñíîâå InGaN; 4 � âêëþ÷åíèÿ æåëòîãî ôîñôîðà; 5 � ñèëèêîíîâûé íàïîëíèòåëü; 6 � ñèíèé ñâåò, èçëó÷àåìûé ÷èïîì íà îñíîâå InGaN; 7 � áåëûé ñâåò 1 23 4 6 7 5 Ðèñ. 7. Îðãàíè÷åñêèé ñâåòîèçëó÷àþùèé äèîä: 1 � ìåòàëëè÷åñêèé êàòîä; 2 � ñëîé, ïåðåäàþùèé ýëåêòðîíû; 3 � èçëó÷àþùèé ñëîé; 4 � ñëîé, ïåðåäàþùèé äûðêè; 5 � ñòåêëÿííàÿ èëè ïîëèìåðíàÿ ïîäëîæêà; 6 � ïðîçðà÷íûå ýëåêòðîäû 1 2 3 4 6 5 Èçëó÷àåìûé ñâåò Ò åõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 9 Ò Å Õ Í È × Å Ñ Ê À ß Ï Î Ë È Ò È Ê À Òàáëèöà 3 Îñíîâíûå ïàðàìåòðû áåëûõ ñâåòîäèîäîâ âåäóùèõ ôèðì ìèðà Òèï ñâåòîäèîäà Ôèðìà- èçãîòîâèòåëü Ìàòåðèàë Ñèëà ñâåòà, ìêä Ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå,  Ðàáî÷èé òîê, ìÀ Ó L-5S3UWG-C1 PARA LIGHT (ÑØÀ) … 3000 3,5÷4,5 20 L-5T3LW5C-D1 '' Ga In N 6000 3,5÷4,5 10 L-5T3UW5C-D1 '' Ga In N 7000 3,5÷4,5 10 L-5T3LW5C-D2 '' Ga In N 4000 3,5÷4,5 10 L-5T3UW5C-D2 '' Ga In N 5000 3,5÷4,5 10 L-5T3VW5C-D3 '' Ga In N 3500 3,5÷4,5 10 NSPW 300BS NICHIA (Þæíàÿ Êîðåÿ) In Ga N 3200 3,6÷4,0 20 NSPW310BS '' In Ga N 1500 3,6÷4,0 20 NSPW 312BS '' In Ga N 2200 3,6÷4,0 20 NSPW 500BS '' In Ga N 7800 3,6÷4,0 20 NSTM515AS '' AlGaInP, In Ga N ê 110/150 ç 370/520 ñ 75/110 3,6÷4,0 20/50 20/30 20/30 LED 25 deg WH The Led Light (ÑØÀ) Ga In N 3200 4,0 10 LED 35 deg WH '' Ga In N 3200 4,0 10 LED 20 deg WH '' Ga In N 6400 4,0 10 LED 35 deg WH '' Ga In N 3250 4,0 10 LED 50 deg WH '' Ga In N 1800 4,0 10 LED 20 deg WMWH '' Ga In N 2000 4,0 10 383UWC ROITHNER LASERTECHNIK (Àâñòðèÿ) Ga In N 3700 … 20 L5T20W '' Ga In N 2500 … 20 HLWW-L51 '' Ga In N 4200 … 20 HUWH-5101L '' Ga In N 3700 … 20 HUWH-3101L '' Ga In N 3700 … 20 LEDW-47-66-60-120 '' Ga In N 13000 … 240 LEDW-47-66-60 '' Ga In N 13000 … 240 HLMP-CW1x-ROOxx Agilent technologies (ÑØÀ) In Ga P 1500 3,8÷4,0 20 L5S3 UWG-C1 Laser Optronix (ÑØÀ) In Ga N 3000 3,6÷4,0 … LEDC-W 469 Êîðâåò-Ëàéòñ (Ðîññèÿ) In Ga P 2000 3,6 40 ÑÄÊ-Á469-4-30 '' In Ga N 3700÷5000 3,6 40 Ó-164 Áë '' In Ga N 30000÷50000 4,0 30 Óãîë èçëó÷å- íèÿ, 2è1/2° Ïðèâåäåííàÿ ñèëà ñâåòà Iï, ìêä/(ìÀ•°) Öåíà, äîë. ÑØÀ Ëèòåðà- òóðíûé èñòî÷íèê Ïðèìå÷àíèÿ 20 … 2,5 [29] Ø5 ìì 20 30,0 … [29] Ø5 ìì 20 35,0 … [29] Ø5 ìì 30 13,3 .. [29] Ø5 ìì 30 16,7 … [29] Ø5 ìì 40 8,75 … [29] Ø5 ìì 25 6,4 … [30] Ø3 ìì 60 1,25 … [30] Ø3 ìì 35 3,14 … [30] Ø3 ìì 20 19,5 3,47 [30] Ø5 ìì 80 … … [30] Ø5,6 ìì 25 12,8 2,4 [31] Ø3 ìì 35 6,3 2,4 [31] Ø3 ìì 20 32 2,6 [31] Ø5 ìì 35 9,3 2,6 [31] Ø5 ìì 50 3,6 2,6 [31] Ø5 ìì 20 10,0 2,6 [31] Ø5 ìì 13 14,2 2,25 [25] — 20 6,25 1,1 [25, 32] Ø5 ìì 15 14,0 2,5 [25, 32] — … … 2,25 [25, 32] Ø5 ìì … … 2,25 [25, 32] Ø3 ìì … … 164,80 [25, 32] 60 êðèñòàëëîâ … … 148,00 [25, 32] 60 êðèñòàëëîâ 15 5 … [33] Ø10 ìì … … 2,50 [34] — 20 3,1÷4,2 2,50 [35] — 30 3,1÷4,2 2,50 [35] — 8 125÷208 … [13] Íåèçâåñòíî êîëè÷åñòâî êðèñòàëëîâ Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 10 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ ïîêðûòûõ ñâåðõó ñïåöèàëüíûì ôîñôîðñîäåðæàùèì ëþìèíîôîðîì. Áåëûé ñâåò â ýòîì ïîêðûòèè èíäóöè- ðóåòñÿ ñèíèì ñâåòîì. Ñóùåñòâåííûì íåäîñòàòêîì ýòî- ãî ñïîñîáà ÿâëÿåòñÿ òî, ÷òî â ñïåêòðå èçëó÷åíèÿ òàêî- ãî äèîäà èíòåíñèâíîñòü ñèíåãî ñâåòà äîìèíèðóåò. Íåêîòîðûå ôèðìû, òàêèå êàê NICHIA (Þæíàÿ Êî- ðåÿ) [30], Êîðâåò-Ëàéòñ (Ðîññèÿ) [35, 36], èçãîòîâ- ëÿþò òàêæå ïîëíîöâåòîâûå ÑÄ, áåëûé ñâåò â êîòîðûõ ôîðìèðóåòñÿ áëàãîäàðÿ ñìåøèâàíèþ ýëåêòðîìàãíèò- íûõ âîëí òðåõ öâåòîâ � êðàñíîãî (R), çåëåíîãî (G) è ñèíåãî (B). Áàëàíñ áåëîãî â òàêèõ äèîäàõ îáåñïå- ÷èâàåòñÿ ïðè ñîîòíîøåíèè ïîòîêîâ ìîíîõðîìàòè÷å- ñêîãî èçëó÷åíèÿ R:G:B=3:6:1. Ýòî ñîîòíîøåíèå ïðè- áëèçèòåëüíî, ïîñêîëüêó çàâèñèò îò òèïà ÑÄ. Ìîæíî îæèäàòü, ÷òî â áëèæàéøåì áóäóùåì ñ óìåíüøåíèåì ñòîèìîñòè ñâåòîäèîäîâ èìåííî ýòîò ïóòü ôîðìèðî- âàíèÿ áåëîãî ñâåòà áóäåò ïðåîáëàäàòü ïðè ñîçäàíèè áåëûõ äèîäîâ, èñïîëüçóåìûõ äëÿ ïðîèçâîäñòâà èñ- òî÷íèêîâ ñâåòà äëÿ áûòîâûõ íóæä. Ôèðìû ïî-ðàçíîìó ïîäõîäÿò ê ïðîáëåìå óëó÷øå- íèÿ èçëó÷àþùèõ õàðàêòåðèñòèê ÑÄ. Ôèðìà NICHIA è The Led Light îñíîâíîå âíèìàíèå îáðàùàþò íà óëó÷- øåíèå èçëó÷àþùèõ õàðàêòåðèñòèê ãåòåðîñòðóêòóð [30, 31]. Ôèðìà Êîðâåò-Ëàéòñ çíà÷èòåëüíîãî ïîâûøåíèÿ îñåâîé ñèëû ñâåòà äîñòèãàåò çà ñ÷åò óâåëè÷åíèÿ ïðÿ- ìîãî òîêà ÷åðåç êðèñòàëë è ôîðìèðîâàíèÿ ïðîñòðàí- ñòâåííîãî ðàñïðåäåëåíèÿ ñâåòîâîãî ïîòîêà ñ ïîìî- ùüþ ðàçíîãî òèïà ëèíç [20]. Áîëüøèíñòâî ôèðì íå ïðåäîñòàâëÿåò èíôîðìàöèè î êîíñòðóêöèè ÑÄ, â ÷àñòíîñòè î ðàçìåðàõ êðèñòàëëà è åãî êâàíòîâîé ýôôåêòèâíîñòè. Ïëîùàäü êðèñòàë- ëîâ â ÿðêèõ ÑÄ ìîæåò èçìåíÿòüñÿ â ïðåäåëàõ îò 0,5 äî 1 ìì2 è áîëüøå. Äëÿ ïðèáëèçèòåëüíîé îöåíêè íàìè ââåäåí ñïåöèàëü- íûé ïàðàìåòð � ïðèâåäåííàÿ ñèëà ñâåòà ²ï [ìêä/(ìÀ·°)]. Ýòîò ïàðàìåòð íå çàâèñèò îò âåëè÷èíû òîêà ÷åðåç ÑÄ è îò óãëà èçëó÷åíèÿ ñâåòà. Åñëè îöåíèâàòü ÑÄ ïî ýòî- ìó ïàðàìåòðó, òî ê ëó÷øèì èç íèõ ìîæíî îòíåñòè ÑÄ ôèðì PARA LIGHT, NICHIA. Äëÿ ÑÄ ðîññèéñêîé ôèðìû ÍÒÖ ÎÏÒÝË, äëÿ êîòîðûõ ²ï = 125...308, â ðåêëàìíûõ ìàòåðèàëàõ íå óêàçàíî êîëè÷åñòâî êðèñ- òàëëîâ. Ñòîèìîñòü ÑÄ õîðîøåãî êà÷åñòâà íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ 3,5�5 äîë. ÑØÀ çà øòóêó ïðè óñëîâèè ïîñòàâêè ïàðòèé äî 100 äèîäîâ è 2,0�3,0 äîë. ÑØÀ, åñëè ðàçìåð ïàðòèè ñîñòàâëÿåò 1000 øò. è áîëüøå. Íà îñíîâå áåëûõ ÑÄ ðÿä ôèðì îñâîèë âûïóñê ñâå- òîäèîäíûõ ìîäóëåé è èñòî÷íèêîâ áåëîãî ñâåòà [37� 39]. Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ìîäóëåé è èñòî÷íèêîâ áå- ëîãî ñâåòà íåêîòîðûõ ôèðì ïðèâåäåíû â òàáë. 4. Ôèð- ìû The Led Light, Osram, Ludwig Leuchten, Reggiani îðãàíèçîâàëè ïðîèçâîäñòâî èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñ- íîâå áåëûõ ÑÄ. Ó ýòèõ èñòî÷íèêîâ ñâåòà ïðèñóòñòâó- þò ñòàíäàðòíûé öîêîëü è ðèôëåíàÿ èëè ìàòîâàÿ ñòåê- ëÿííàÿ êîëáà öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìû. Ñòîèìîñòü òà- êèõ ëàìï ïîêà åùå äîñòàòî÷íî âûñîêà. Òàáëèöà 4 Îñíîâíûå ïàðàìåòðû ñâåòîäèîäíûõ ìîäóëåé è ëàìï íà îñíîâå áåëûõ äèîäîâ íåêîòîðûõ ôèðì ìèðà Íàçâàíèå ìîäóëÿ, ëàìïû Ôèðìà- èçãîòîâèòåëü Êîëè÷å- ñòâî äèîäîâ Ðàáî÷èé òîê, ìÀ Ðàáî÷åå íàïðÿæåíèå,  Ìîù- íîñòü, Âò Ñâåòîâîé ïîòîê, ëì Ñèëà ñâåòà, êä Ðàçìåðû, ìì Öåíà, äîë. ÑØÀ Ëèòåðàòóðíûé èñòî÷íèê Ïðèìå÷àíèÿ Ñâåòîäèîäíûå ìîäóëè DIY- 9 The Led Light (ÑØÀ) 9 90 4,0 … … … 29×29 45,0 [31] Ìîäóëü íà ïëàòå DIY- 12 Òî æå 12 120 4,0 … … … 35×35 60,0 [31] Ìîäóëü íà ïëàòå DIY- 24R '' 24 240 4,0 … … … 83×83 125,0 [31] Ìîäóëü íà ïëàòå DIY-36R '' 36 360 4,0 … … … 86×86 185,0 [31] Ñ ðåôëåêòî- ðîì ìîäóëü íà ïëàòå Y-200Áë ÍÏÖ ÎÏÒÝË (Ðîññèÿ) … … 4,0 … … 1200— 3000 … … [13] — LINEAR Light OSRAM (Ãåðìàíèÿ) 32 … 10,0 3,2 … 0,42 56×10×3,5 … [40] — MARKER Light Òî æå * … 10/24* … … ßðêîñòü äî 80— 1260 êä/ì2 85×37×6,7 112,5×48×6,7 140×59×6,7 85×85×6,7 Ø110×6,7 … [40] *Çàâèñèò îò òèïà Èñòî÷íèêè ñâåòà Ïåðìü LC18×5+12 ÎÎÎ ËËÒ "Ñâåòîâîä" (Ðîññèÿ) 90+12 … 12—48 èëè 85—250 10 150—500 … 60×100 … [38] Ñòàíäàðòíûé öîêîëü Îðåë MR-16 Òî æå 33 … 10—24 4 … 7—800 50×48 … [38] Öîêîëü GU5,3 E27-W36-G WhiteLEDbulb Superbrightleds (ÑØÀ) 36 … 110 2,6 50 … 85×60 18,95 [39] — ÀÑ-6 The Led Light(ÑØÀ) 6 60 120 3 60 … h=95, Ø27 45,90 [31] Ñòàíäàðòíûé öîêîëü ÀÑ-18 Òî æå 18 30 120/240 15 180 … h=127, Ø51 94,0 [31] Ñòàíäàðòíûé öîêîëü ÀÑ-36 '' 36 30 120/240 30 360 … h=83, Ø64 190,0 [31] Ñòàíäàðòíûé öîêîëü Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2006, ¹ 3 11 ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÀß ÏÎËÈÒÈÊÀ Âûâîäû Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå ñîâðåìåííîå ñîñòîÿíèå òåõ- íîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ñâåðõúÿðêèõ ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèîäîâ, â ÷àñòíîñòè ÑÄ áåëîãî ñâåòà, è äîñòèãíóòûå âûñîêèå ñâåòîòåõíè÷åñêèå ïàðàìåòðû èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà èõ îñíîâå, ìîæíî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî â áëèæàéøåì áóäóùåì òðàäèöèîííûå èñòî÷íèêè ñâåòà � ëàìïû íà- êàëèâàíèÿ è ëþìèíåñöåíòíûå ëàìïû � áóäóò çàìåíå- íû íà ñâåòîäèîäíûå. Ïðè ôîðìèðîâàíèè ïðîãðàììû ðàçâèòèÿ èñòî÷íèêîâ ñâåòà íà îñíîâå ÑÄ öåëåñîîáðàç- íî íà ïåðâîì ýòàïå, ó÷èòûâàÿ èõ âûñîêóþ ñòîèìîñòü, ðàçðàáàòûâàòü èñòî÷íèêè ñâåòà äëÿ øàõò, áîëüøèõ ìà- ãàçèíîâ, àâòîìîáèëåé, èñòî÷íèêîâ ñëóæåáíîãî ñâåòà. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Õàéíö Ð., Âàõòìàíí Ê. Íåîðãàíè÷åñêèå ñâåòîäèîäû. Îáçîð // Ñâåòîòåõíèêà.� 2003.� ¹ 3.� Ñ. 7�13. 2. Ëîñåâ Î. Â. Ó èñòîêîâ ïîëóïðîâîäíèêîâîé òåõíèêè.� Ë.: Íàóêà, 1972. 3. Êîãàí Ë. Ì. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñâåòîèçëó÷àþùèå äèî- äû.� Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1983. 4. James W., Cook Jr., Schetzina J. F. Blue-green light-emitting diodes promise full-color displays // Laser Focus World.� 1995.� N 5.� P. 101�104. 5. Mills A. Solid state lighting � a world of expanding opportunities at LED 2002// III-Vs Review.� 2003.� Vol. 16, N 1.� P. 30�33. 6. Êîãàí Ë. Ì. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñâåòîäèîäû: ñîâðåìåííîå ñîñòîÿíèå // Ñâåòîòåõíèêà.� 2000.� ¹ 6.� Ñ. 11�15. 7. Êîãàí Ë. Äàëüíåéøåå ðàçâèòèå îïòîýëåêòðîííûõ ïðèáî- ðîâ // Íîâûå êîìïîíåíòû.� 1998.� ¹ 4.� Ñ. 55�58. 8. Mills A. Nitrides in Nara// III-Vs Review.� 2003.� Vol. 16, N 6.� P. 34�38. 9. Þíîâè÷ À. Ý. Ñâåòîäèîäû íà îñíîâå ãåòåðîñòðóêòóð èç íèòðèäà ãàëëèÿ è åãî òâåðäûõ ðàñòâîðîâ// Ñâåòîòåõíèêà.�1996.� ¹ 5/6.� Ñ. 2�7. 10. Êîãàí Ë. Ñâåòîèçëó÷àþùèå äèîäû: äàëüíåéøåå ðàçâèòèå// Òàì æå.� 1999.� ¹ 4.� Ñ. 23�27. 11. Êîãàí Ë., Ðàññîõèí È. Ñâåòîäèîäíûå îñâåòèòåëüíûå ìî- äóëè íàïðàâëåííîãî äåéñòâèÿ // Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû.� 2001.� ¹ 1.� Ñ. 37�38. 12. Ñîðîêèí Â., Ãóðüÿíîâ Ñ. Íîâûå òåõíîëîãèè èäóò íà ñëóæ- áó ðåêëàìå // ѲÒËÎëþêñ.� 2004.� ¹ 2.� Ñ. 20�24. 13. Êîãàí Ë. Ì. Ñâåòîäèîäíûå îñâåòèòåëüíûå ïðèáîðû// Ñâå- òîòåõíèêà.� 2002.� ¹ 5.� Ñ. 16�20. 14. Áåð÷åíêî Í. Í., Êðåâñ Â. Å., Ñðåäèí Â. Ã. Ïîëóïðîâîäíè- êîâûå òâåðäûå ðàñòâîðû è èõ ïðèìåíåíèå. Ñïðàâî÷íûå òàáëè- öû.� Ì.: Âîåíèçäàò, 1982. 15. Ãîëóá Â. Ñâåðõúÿðêèå ñâåòîäèîäû áîëüøèõ ðàçìåðîâ // ÝÊèÑ.� 2000.� ¹ 12.� Ñ. 33�36. 16. Szweda R. Taiwan expands device capabilities // III-Vs Review. Buyer�s Guide 2002/2003.� P. 10�15. 17. LED lights on track (short information) // III-Vs Review.� 2003.� Vol. 16, N 1.� P. 24. 18. www.td³i.com 19. Pat. 6633120 USA. Led lamps / Hassan P. A. Salam.� 14.10.03. 20. Àãàôîíîâ Ä. Ð., Àíèêèí Ï. Ï., Íèêèôîðîâ Ñ. Ã. Âîïðîñû êîíñòðóèðîâàíèÿ è ïðîèçâîäñòâà ñâåòîèçëó÷àþùèõ äèîäîâ è ñè- ñòåì íà èõ îñíîâå // Ñâåòîòåõíèêà.� 2002.� ¹ 6.� Ñ. 6�11. 21. Pat. 6963166 USA. Led lamp / Tadashi Yano, Masanori Shimizu, Nobuyuki Matsui et al.� 8.11.05. 22. Ñîðîêèí Â., Ãóðüÿíîâ Ñ. Íîâûå òåõíîëîãèè èäóò íà ñëóæ- áó ðåêëàìå // ѲÒËÎëþêñ.� 2004.� ¹ 4.� Ñ. 37�40. 23. Êîãàí Ë. Ì. Íîâûå ñâåòîäèîäû è óñòðîéñòâà íà èõ îñíîâå // Ñâåòîòåõíèêà.�1997.� ¹ 3.� Ñ. 27�30. 24. Ôèøåð Ó. SATINOSA: ïëîñêèå ñâåòîâûå çíàêè íà îñíîâå ñâåòîäèîäîâ // Òàì æå.�1999.� ¹ 2.� Ñ. 11�13. 25. Êàòàëîã ôèðìû ROITHNER Laser technik, 2003. 26. Ãîëóá Â., ×åðíÿâñêèé Ð. Ñâåðõúÿðêèå ñâåòîäèîäû äëÿ ïîë- íîöâåòíûõ êðóïíîôîðìàòíûõ íàðóæíûõ ýêðàíîâ // ÝÊèÑ.� 2003.� ¹ 1.� Ñ. 31�33. 27. Òðèí÷óê Á. Ô. Ñâåòîñèãíàëüíàÿ àïïàðàòóðà íà ñâåòîäèî- äàõ // Ñâåòîòåõíèêà.� 1997.� ¹ 5.� Ñ. 6�11. 28. Tsunemasa Taguchi. The 21st century lighting project based on LED and phosphor systems // Conf. �Strategies in light�.� San Francisco (USA).� 2000.� P. 817�820. 29. www.paralight.com 30. Êàòàëîã ôèðìû NICHIA, 2003. 31. www. ledlight. ñom 32. www. roithner-laser. com 33. www. agilent. com/ semiconductors/ 34. www. Laseroptronics. com 35. www. corvette-lights. ru 36. Êàòàëîã ôèðìû Êîðâåò-Ëàéòñ, 2003. 37. Ãâîçäåâ-Êàðåëèí Ñ. Â., Õàðòìàíí Ð. Ñâåòîäèîäíûå ìîäó- ëè ôèðìû OSRAM // Ñâåòîòåõíèêà.� 2002.� ¹ 3.� Ñ. 38�40. 38. http://www.leds.ru/portfolio.php 39. www.superbrightleds.com 40. Àéçåíáåðã Þ. Á. Ñåäüìàÿ ìåæäóíàðîäíàÿ ñâåòîòåõíè÷å- ñêàÿ âûñòàâêà // Ñâåòîòåõíèêà.� 2002.� ¹ 2.� Ñ. 32�36. â ï îð òô åë å ð åäàê ö è è â ï îð òô åë å ð åäàê ö è è â ï îð òô åë å ð åä àê ö è è â ï îð òô åë å ð åä àê ö è è Ø Ø Ø Ø Ø Ø â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè Âçàèìîäåéñòâèå àòîìàðíîãî âîäîðîäà ñ ïîâåðõíîñòüþ ìîíîêðèñòàëëîâ êðåìíèÿ. (Óêðàèíà, ã. Çàïî- ðîæüå) PSpice ìîäåëèðîâàíèå îïòè÷åñêèõ ëîêàòîðîâ. (Óêðàèíà, ã. Îäåññà) Î ïóòÿõ ñíèæåíèÿ ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ìîùíûìè ÒÂ-ïåðåäàò÷èêàìè ýôèðíîãî òåëåâèäåíèÿ. (Óê- ðàèíà, ã. Êèåâ) Ìîäåëèðîâàíèå âûñîêîâîëüòíîãî ãîðèçîíòàëüíîãî ð-êàíàëüíîãî ÌÎÏ-òðàíçèñòîðà. (Áåëàðóñü, ã. Ìèíñê) Ìîùíûå ðåçèñòîðû íîâîãî ïîêîëåíèÿ. (Óêðàèíà, ã. Îäåññà) Êîîðäèíàòíî-÷óâñòâèòåëüíûå óñòðîéñòâà íà îñíîâå ÀÎÒ. (Óêðàèíà, ã. ×åðíîâöû) Äîçèìåòðû ýíåðãåòè÷åñêîé îñâåùåííîñòè óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ «Òåíçîð». (Óêðàèíà, ã. ×åðíîâöû) Êîäèðîâàíèå èçîáðàæåíèé íà îñíîâå íå÷åòêîé êëàññèôèêàöèè ôðàãìåí- òîâ. (Óêðàèíà, ã. Õàðüêîâ) Ðàäèîìåòð óëüòðàôèîëåòîâîãî èçëó÷åíèÿ «Òåíçîð-31». (Óêðàèíà, ã. ×åð- íîâöû) Ïîâûøåíèå íàäåæíîñòè àíòèäèôôóçèîííûõ ïåðåõîäîâ íèêåëåâûõ êîíòàê- òîâ íà âåòâÿõ òåðìîýëåêòðè÷åñêèõ ìîäóëåé Ïåëüòüå. (Óêðàèíà, ã. ×åðíîâöû) â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè â ïîðòôåëå ðåäàêöèè Ø Ø Ø Ø