Kubos Semiconductors Ltd. 是一家基于立方氮化鎵的 LED 開發(fā)商，與曼徹斯特大學和劍橋大學的研究人員合作，確定了 Kubos 的專有材料在提供能夠以比六方晶相生產(chǎn)的 LED 更快的速度切換的 LED 的潛力。

Kubos 正在努力改進其立方GaN 技術，以制造更高效的綠色、琥珀色和紅色 LED 以及紅色 microLED，用于各種照明和顯示應用。根據(jù) Kubos 的說法，其大幅減少與固態(tài)照明相關的碳排放的潛力已廣為人知，這可能每年減少多達 120 兆噸的 CO 2排放，相當于 32 個燃煤的排放量。發(fā)電廠。然而，在通信應用中提供更快的開關速度方面扮演次要角色的能力是革命性的。

Kubos Semiconductors 首席執(zhí)行官 Caroline O'Brien

Kubos Semiconductors 首席執(zhí)行官 Caroline O'Brien 在接受 Power Electronics News 采訪時強調，Kubos 已經(jīng)展示了立方 GaN 材料的所有關鍵元素，包括消除限制了量子限制的斯塔克效應 (QCSE)。六邊形 GaN LED 的效率。

“GaN 市場增長非常迅速，并在功率器件市場獲得了巨大的吸引力，”O(jiān)'Brien 說。“正如我們所知，它已經(jīng)在照明應用中占據(jù)主導地位，并在很大程度上取代了全球的傳統(tǒng)燈泡。Kubos 的立方 GaN 技術有可能進一步提高照明效率并釋放 microLED 用于顯示器的潛力，因此將有助于進一步采用 GaN 技術。Kubos 計劃將其技術授權給 LED 和外延制造商，以確保該技術能夠盡快被采用。我們相信立方 GaN 可以消除因 InGaAlP 紅色 microLED 效率低下造成的障礙，這目前阻礙了增強和虛擬現(xiàn)實 [AR/VR] 顯示市場。”

O'Brien 指出，基于非極性和半極性六邊形 GaN 的解決方案是克服傳統(tǒng) GaN LED 限制的主要策略。其他方法，例如基于六方 GaN 的納米柱器件也引起了廣泛關注。

“立方 GaN 的關鍵區(qū)別在于，它不必繞過傳統(tǒng) GaN 的限制，而是實際上消除或減少了這些限制，”O(jiān)'Brien 說。“它的結構中沒有固有的內部電場，更窄的帶隙自然地將發(fā)射向更長的波長轉移，更高的空穴濃度和遷移率是可能的，所有這些都有助于提高性能。”

用于高速通信的 GaN

根據(jù) Kubos 的說法，立方 GaN 量子阱中的載流子壽命記錄為 0.5 ns，比標準 c 面六邊形 GaN LED (10 ns) 快 20 倍以上。這些較短的載流子壽命，以及立方 GaN 的其他優(yōu)勢特性，為開發(fā)能夠在可見光譜范圍內以非常高的速率 (>1 GHz) 切換的 LED 開辟了可能性。

LED市場的通訊領域是一個發(fā)展勢頭強勁的應用領域。在這方面，Li-Fi 是一個新興市場，可以通過提高通信速度以一種有趣的方式利用這種技術發(fā)展。Li-Fi系統(tǒng)是雙向多用戶通信系統(tǒng)，可以歸類為納波通信系統(tǒng)。Li-Fi通信系統(tǒng)不同于可見光通信（VLC）系統(tǒng)，因為VLC是點對點通信系統(tǒng)，而Li-Fi是支持點對多點通信的無線網(wǎng)絡系統(tǒng)。在 Li-Fi 系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)速率可以與 LED 屬性相關聯(lián)，因此 LED 的選擇起著關鍵作用。LED 尺寸、開/關切換速度和應用中使用的 LED 數(shù)量等參數(shù)會影響通信模型的數(shù)據(jù)速率。

O'Brien 說：“立方 GaN LED 的效率提高以及載流子壽命短，這意味著與傳統(tǒng) LED 技術相比，可以制造出開關速度更快并提供更多光的 LED。” “這將直接轉化為 Li-Fi 和其他可見光通信應用中數(shù)據(jù)傳輸速度的提高。”

根據(jù) O'Brien 的說法，該制造已經(jīng)在 150 毫米硅晶圓上進行了演示，她相信該技術可以輕松擴展到 200 毫米甚至更遠的晶圓。“主要挑戰(zhàn)是控制較大晶圓的晶圓彎曲度，我們目前正在實施戰(zhàn)略，通過應用多年來為 GaN 和其他化合物半導體開發(fā)的眾所周知的晶圓縮放技術來實現(xiàn)這一目標，”她說。“還值得注意的是，我們的立方 GaN 材料是在符合行業(yè)標準的 MOCVD 反應器上制造的，這意味著它無需修改即可用于已建立的大批量生產(chǎn)線。”

Kubos 25-μm（半徑）立方 GaN LED，在“綠色間隙”中具有量子阱峰

由于硅晶圓的直徑可能高達 450 毫米，并且與龐大的硅鑄造基礎設施兼容，因此硅基氮化鎵被廣泛認為是低成本、大批量制造的理想平臺。根據(jù) O'Brien 的說法，這就是為什么現(xiàn)在可以在 200 毫米晶圓上制造硅基氮化鎵功率器件的原因。“Kubos 的技術是針對這一趨勢量身定制的，因為它利用傳統(tǒng)的 CMOS [001] 硅晶片來允許平臺根據(jù)需要進行擴展，”她說。

O'Brien 指出，下一階段開發(fā)的重點是提高我們 LED 結構的內部量子效率，并且隨著我們的前進，證明立方 GaN 可以超越綠色 LED 市場上當前解決方案的性能，并且紅色 microLED。

“關于立方 GaN 技術的成本，我們進行的初步研究表明，隨著晶圓尺寸的增大，再加上我們在硅平臺上的事實，我們可以在成本上與傳統(tǒng) LED 解決方案持平，并且隨著晶圓尺寸進一步擴大規(guī)模，我們有可能變得更具價格競爭力，”O(jiān)'Brien 總結道。

審核編輯 黃昊宇