奈米壓印技術 可提升LED發光效率20%至30%

奈米壓印是指通過像蓋章一樣把刻著精細圖案的模具,按壓到基板上,大量轉印該圖案的技術。最近,該技術的實用化案例越來越多。

用R2R方式量產LED用模具

採用奈米壓印技術的精細圖案,形成技術有助於提高LED和有機EL等發光效率。東芝機械公司開發出了包括專用的壓印裝置在內,將LED的發光效率提 高20~30%的技術。利用在藍寶石基板表面形成凹凸圖案的「PSS」(Patterned Sapphire Substrate,圖形化藍寶石襯底),提高了反射率等,從而提高了發光輸出。

東芝機械奈米加工系統業務部副業務部長後藤博史表示,存在的問題是如何減少模具的缺陷數量,以及如何使成本比利用現有步進器形成圖案時更具優勢。「基板有缺陷的話,LED就不會發光。而為降低成本反覆使用模具的話,缺陷就會越來越多」。

該公司針對這兩個問題採取的對策是,把利用R2R方式大量複製的樹脂模具製成一次性產品。「把4英吋晶圓的成本降到5美元以下的目標已有眉目」。樹脂模具還有一個優點,那就是適合不一定平坦的藍寶石基板。

實現高品質GaN晶體

最近還出現了利用奈米壓印技術進一步提高LED效率的可能性。古河機械金屬、金澤工業大學、東芝機械以及早稻田大學副教授水野潤的研究室利用奈米壓 印技術開發出了將GaN晶體的位錯(位錯:晶體中含有的線狀缺陷。此前GaN晶體的位錯密度高達1×109/c㎡以上,被認為是向LED流過大電流時導致 發光效率降低的原因。)降至大約原來的1%的方法。

具體方法是:首先在原來的GaN晶體上形成SiO2薄膜,利用奈米壓印技術形成幾十個nm寬的小口;然後再次生長GaN晶體。這樣,SiO2膜下方 的GaN晶體的位錯就不會到達上方的GaN晶體,由此能減少上方GaN晶體的位錯。早稻田大學的水野教授介紹說,「我們試制了LED,確認該技術可提高輸 出功率並延長壽命。應該也能用於功率半導體」。

水野表示,該技術還有望降低LED的驅動電壓。「由於位錯少,以前必須達到140μm厚度的GaN晶體可大幅減薄至21μm以下」。

 

來源:日經技術在線

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