未来5年 氮化镓衬底创新LED衬底发展潮流

在当今日美垄断LED芯片核心技术的格局下，中国LED企业如何打破格局，完成技术攻坚，促进LED发展显得尤为重要。目前，LED衬底类别包括蓝宝石、碳化硅、硅以及被称为第三代半导体材料的氮化镓。

与传统衬底材料相比，氮化镓具有禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、电子饱和漂移速度高、抗辐射能力强和良好的稳定性等优越特性，是迄今理论上电光、光电转换效率的材料体系。时至今日，氮化镓衬底相对于蓝宝石、碳化硅等衬底的性能优势显而易见，难题在于价格过高。

厚膜的衬底产品方面：产品有10～50微米的不同规格，常用的是20～30微米。位错密度在107cm～3量级，根据不同的技术参数可分为两种即n型掺杂与半缘。n型掺杂主要运用于LED等光电器件，半缘主要运用于电力电子、微波器件上。

自支撑氮化镓(GaN)衬底方面：位错密度在105cm-3量级，根据不同的技术参数分为三种，即n型掺杂、半缘与非掺杂。n型氮化镓，主要运用于LED、激光器方面;半缘则运用于高功率微波器件或大电流高电压的开关上。非掺杂即高纯度氮化镓，在探测器上的应用较为广泛，要求材料的电子浓度越低越好。纳维非掺杂氮化镓产品，X射线(002)半峰宽为50秒、(102)半峰宽为80秒左右，块体材料的电子迁移率很过1500cmV-1s-1，处于国内外前列水平。纳维是国内外上能够生产销售氮化镓自支撑晶片的少数几个单位之一。

HVPE法生长GaN自支撑衬底

HVPE主要是金属镓、化氢、氨气，金属镓和化氢发生反应，生成化镓，化镓在200℃后变成气体，以这个为原材料，进而通过在衬底表面上与氨气反应变成氮化镓。HVPE这种生成方法，在表面的饱和度非常高，因此，其生长速度非常快，比MOCVD的生长速度快50～100倍，它一个小时能够生长200～300个微米，可以在短时间内把这个材料变成高质量的氮化镓，这是它的一个特点。

未来5年，氮化镓的价格将下降10～20倍，4～6寸进入市场

现在LED盛行的风潮下，氮化镓作为半导体发光二很管应用于LED照明也已经在中国发展得风起云涌。氮化镓衬底上的同质外延与蓝宝石衬底上的异质外延，单从技术角度上讲，异质外延缺陷密度比同质外延的氮化镓高出2～3个数量级;氮化镓具有导电的特点，可以做成垂直结构的芯片，这样，外延片的利用面积比蓝宝石的提高1.5倍;做成垂直结构之后，氮化镓上电流密度可以很高，期望一个氮化镓衬底上的芯片可以抵十个蓝宝石衬底上的芯片。美国的Sorra和日本的NGK已经开始大力开发这类芯片，并取得重要突破，达到同样亮度，氮化镓衬底上制作的LED能耗比传统芯片低一半以上。

随着氮化镓的规模量产和价格的下降，以及LED外延技术的不断发展，当将芯片电流密度提高到5～10倍时，氮化镓在LED上运用的优势会比蓝宝石明显很多，这是大家看好的未来的一个发展方向。预计未来5年，用于LED的氮化镓衬底价格能够降10～20倍，氮化镓衬底在单位流明价格上会取得显著优势。我们对未来非常有信心。

未来氮化镓衬底不完全取代蓝宝石衬底

蓝宝石衬底根据它的优势，以及通过规模生产在未来大幅降低成本的可能性，在未来很长一段时间里将成为LED衬底市场主流。对此，徐总表示认同，在数量规模上，蓝宝石**是未来一段时期的主流。现在不同衬底技术在细分领域上发展还不是很充分。将来氮化镓大规模发展之后也不会完全取代蓝宝石。

蓝宝石衬底在对亮度等各方面要求不高时有它的优势。未来通用照明及对发光强度要求光效，光的稳定性等要求非常高的情况下，氮化镓的产品有它的优势。尤其是将LED作为新的光源，不是说简单的红绿蓝景观灯，而用在投影仪上，投射灯、汽车灯、闪光灯等方面，氮化镓衬底有它的优势。

韩国当初预计，LED液晶电视的需求量非常大，每台LEDTV需要900颗LED，算起来这个需求非常大，但是随着技术的发展，现在做LED电视实际只需要100颗不到，而不是当初的900颗，这样，需求量差不多缩小了十倍。