Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение выс-шего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Лабораторная работа
По дисциплине
«Наноэлектроника»
Вариант 19
Выполнили
Студенты гр. З-66
Чиркин О.Д. ________
Шерстюк П.В. ________
Проверил
доктор технических наук
Сахаров Ю.В. ________
Томск 2020
1. Теоретическая часть
1.1 Обзор литературы по светодиодам синего спектра.
Светодиоды давно стали неотъемлемой частью жизни людей. И, если раньше их применение обычно ограничивалось использованием в качестве световых индикаторов, то сейчас почти вся светотехническая продукция в качестве источника света использует светодиоды. Но, несмотря на это, информативной литературы о светодиодах на русском языке представлено не так уж много. Самой информативной является книга Ф.Е. Шуберта "Светодиоды"
Данная книга посвящена описанию физических основ и технологии изготовления светодиодов. В ней приведены фундаментальные электрические и оптические характеристики светодиодов, а также описание структур современных диодов. В книге также обсуждаются научно-технические достижения в области оптоэлектроники, произошедшие в последние годы. Несмотря на то, что в основном рассматриваются светодиоды, изготовленные на основе полупроводниковых материалов типа АIIIBV, многие приведенные научные и технологические аспекты касаются и других твердотельных источников света, например полимерных излучателей - органических светодиодов. В книге даны примеры практических применений светодиодов в системах освещения и связи, разработка оптических отражателей, определение температуры р-n-переходов в полупроводниках, конструирование корпусов светодиодов, описание УФ светодиодов и светодиодов, применяемых в осветительных системах.
1.2 Технологии изготовления
Производство светоизлучающих диодов сталкивается с некоторыми трудностями. Поскольку создание светодиодов - это динамично развивающаяся отрасль светотехнической промышленности, то сложившихся законов и правил их применения пока не существует. Нет нормативной документации, относящейся к процессу производства и использования светодиодов. Каждое крупное производство старается найти свои критерии отбора продукции, но, к сожалению, неких международных соглашений не существует. Хотя в этом направлении в последнее время ведется активная работа и достигнуты хорошие результаты, надо понимать, что создание единых требований к светодиодной технике – дело не одного года. Чтобы понять, в чем сложность создания подобной документации, следует ознакомиться с технологией производства.
Рассмотрим поэтапно процесс создания светодиодов.
1.2.1 Выращивание кристалла
Здесь главную роль играет такой процесс, как металлоорганическая эпитаксия. Эпитаксия – это ориентированный рост одного кристалла на поверхности другого (подложки). Эпитаксиальный рост полупроводников (а светодиод – это именно полупроводник) осуществляется методом термического разложения (пиролиза) металлорганических соединений, содержащих необходимые химические элементы. Для такого процесса необходимы особо чистые газы, что предусмотрено в современных установках. Толщины выращиваемых слоев тщательно контролируются. Важно обеспечить однородность структур на поверхности подложек. А процесс наладки получения высококачественных материалов для будущих светодиодов занимает несколько лет.
1.2.2 Создание чипа
На этом этапе имеют место такие процессы, как травление, создание контактов, резка. Весь этот комплекс получил название «планарная обработка пленок». Пленка, выращенная на одной подложке, разделяется на несколько тысяч чипов.
1.2.3 Биннирование.
Биннирование (сортировка чипов) – особенно важный процесс производства светодиодов. На вышеописанных стадиях производства светодиода невозможно добиться абсолютного сходства изделий по его характеристикам. Изготовленные чипы изначально имеют характеристики, различающиеся в некотором диапазоне. Чипы сортируют на группы (бины).
В каждой группе определённый параметр варьируется в определённых пределах. Сортировка происходит по:
- длине волны максимума излучения;
- напряжению;
- световому потоку (или осевой силе света) и т. д.
Биннирование, как способ градации светодиодной продукции, находит применение на производстве и, следовательно, в наименовании поставляемой продукции. Оба эти факта делают применение светодиодов доступным для широкого круга пользователей.