1、什么是外延和外延片？
外延也稱為外延生長(zhǎng)，是制備高純微電子復(fù)合材料的一工藝過程，就是在單晶(或化合物)襯底材料上淀積一層薄的單晶(或化合物)層。新淀積的這層稱為外延層。淀積有外延層的襯底材料叫外延片。
2、哪些材料可以用作生長(zhǎng)外延層的襯底材料，它們各自有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？
用得zui廣泛的襯底材料是砷化鎵，可用于生長(zhǎng)外延層GaAs、GaP、GaAlAs、InGaAlP，其優(yōu)點(diǎn)是由于GaAs的晶格常數(shù)比較匹配可制成無位錯(cuò)單晶，加工方便，價(jià)格較便宜。缺點(diǎn)是它是一種吸光材料，對(duì)PN結(jié)發(fā)的光吸收比較多，影響發(fā)光效率。
磷化鎵可生長(zhǎng)GaP：ZnO、GaP：N、GaAs、GaAlAs：N以及InGaAlP的頂層，其優(yōu)點(diǎn)是它是透明材料，可制成透明襯底提高出光效率。
生長(zhǎng)InGaN和InGaAlN的襯底主要有藍(lán)寶石(Al2O3)、碳化硅和硅。藍(lán)寶石襯底的優(yōu)點(diǎn)是透明，有利于提高發(fā)光效率，目前仍是InGaN外延生長(zhǎng)的主要襯底。缺點(diǎn)是有較大的晶格失配；硬度高，造成加工成本高昂；熱導(dǎo)率較低，不利于器件的熱耗散，對(duì)制造功率led不利。碳化硅襯底有較小的晶格失配，硬度低，易于加工，導(dǎo)熱率較高，利于制作功率器件。
3、LED的發(fā)光有源層??PN結(jié)是如何制成的？哪些是常用來制造LED的半導(dǎo)體材料？
LED的實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體PN結(jié)。PN結(jié)就是指在一單晶中，具有相鄰的P區(qū)和N區(qū)的結(jié)構(gòu)，它通常在一種導(dǎo)電類型的晶體上以擴(kuò)散、離子注入或生長(zhǎng)的方法產(chǎn)生另一種導(dǎo)電類型的薄層來制得的。
常用來制造LED半導(dǎo)體材料主要有砷化鎵、磷化鎵、鎵鋁砷、磷砷化鎵、銦鎵氮、銦鎵鋁磷等Ⅲ?Ⅴ族化合物半導(dǎo)體材料，其它還有Ⅳ族化合物半導(dǎo)體碳化硅，Ⅱ?Ⅵ族化合物硒化鋅等。
4、MOCVD是什么？
MOCVD是Me-Organic Chemical Vapor Deposition的簡(jiǎn)稱，即金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積，它是外延生長(zhǎng)的一項(xiàng)技術(shù)，它是利用特制的設(shè)備，以金屬有機(jī)物源(MO源)作原料，用氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣，通入液體中攜帶出蒸汽，與Ⅴ族的氫化物混合，再通入反應(yīng)室，在加熱的襯底表面發(fā)生反應(yīng)，外延生長(zhǎng)化合物晶體薄膜。由于MOCVD的晶體生長(zhǎng)反應(yīng)是在熱分解中進(jìn)行的，所以又叫熱分解法。經(jīng)實(shí)用表明，這是一種具有高可靠性、控制厚度、組成摻雜濃度精度高、垂直性好、靈活性大、非常適合于進(jìn)行Ⅲ?Ⅴ族化合物半導(dǎo)體及其固溶體的外延生長(zhǎng)的方法，也可應(yīng)用于Ⅱ?Ⅵ族化合物等材料的生長(zhǎng)，目前是生產(chǎn)AlGaInP紅色和黃色LED和InGaN藍(lán)色、綠色和白色LED的可工業(yè)化方法。現(xiàn)人們通常也把這種特制的設(shè)備籠統(tǒng)地叫作MOCVD。
5、什么是MO源？
MO源即Me Organic源，金屬有機(jī)物源，它是MOCVD外延生長(zhǎng)的原材料。Ⅱ、Ⅲ族金屬有機(jī)化合物通常為甲基或乙基化合物，如Ga(CH3)3，In(CH3)3，Al(CH3)3，Ga(CH3)3，Zn(CH3)3等，它們大多數(shù)是高蒸汽壓的液體或固體。
MOCVD外延生長(zhǎng)的工藝流程是怎樣的？
6、什么是LED的內(nèi)量子效率？
當(dāng)在LED的PN結(jié)上施加正向電壓時(shí)，PN結(jié)會(huì)有電流流過。電子和空穴在PN過渡層中復(fù)合會(huì)產(chǎn)生光子，然而并不是每一對(duì)電子?空穴對(duì)復(fù)合都會(huì)產(chǎn)生光子，由于LED的PN結(jié)，作為雜質(zhì)半導(dǎo)體，存在著材料品質(zhì)缺陷、位錯(cuò)等因素，以及工藝上的種種缺陷，會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)電離、本征激發(fā)散射和晶格散射的問題，使電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)與晶格原子或離子交換能量而發(fā)生*躍遷，也就是不產(chǎn)生光子，這部分能量不轉(zhuǎn)換成光能而轉(zhuǎn)換成熱能損耗在PN結(jié)內(nèi)，于是就有一個(gè)復(fù)合載流子轉(zhuǎn)換成光子的轉(zhuǎn)換效率問題存在，可以用式1表示這一轉(zhuǎn)換效率，并符號(hào)ηint表示。
ηint=(復(fù)合載流子產(chǎn)生的光子數(shù)/復(fù)合載流子總數(shù))×100? (1)
我們無法去計(jì)數(shù)式(1)中的復(fù)合載流子總數(shù)和產(chǎn)生的光子總數(shù)。一般是通過測(cè)量LED輸出的光功率來評(píng)價(jià)這一效率，這個(gè)效率ηint就稱為內(nèi)量子效率。
7、LED PN結(jié)有源發(fā)出的光子能否100?逸出到空氣中？
8、有哪些生長(zhǎng)LED有源層的外延方法？它們個(gè)自有什么特點(diǎn)？
有氣相外延(VPE)、液相外延(LPE)、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)、分子束外延(MBE)。它們生長(zhǎng)LED有源層的材料分別有氣相外延GaAsP、GaP，液相外延GaP、GaAlAs，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積InGaAlP、IGanN，分子束外延ZnSe等。
氣相外延比較簡(jiǎn)單便，往往在外延生長(zhǎng)后要再通過用擴(kuò)散的方法制作PN 結(jié)，所以效率低。液相外延已能一爐生長(zhǎng)60?100片，生產(chǎn)效率較高，通過鎵的重復(fù)使用成本已降的很低，可以制造高亮度GaP綠色發(fā)光器件和一般亮度GaP紅色發(fā)光器件，也可用它制造超高亮度GaAlAs發(fā)光器件。金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積法是目前生產(chǎn)超高亮度InGaN藍(lán)、綠色LED和InGaAlP紅、黃色LED的主要方法，它既能控制厚度，又能精密控制外延層的組成。分子束外延目前主要用于研制白色發(fā)光二極管，效果很好，能生長(zhǎng)小于10埃的外延層，缺點(diǎn)是生長(zhǎng)速度慢，每小時(shí)約1微米，裝片容量也頗少，生產(chǎn)效率較低。
9、當(dāng)前，生產(chǎn)超高亮LED的外延方法主要有幾種？
當(dāng)前，生產(chǎn)超高亮LED的外延方法主要有兩種，即液相外延生產(chǎn)AlGaAs LED和金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)生產(chǎn)AlGaAs、AlGaInP、InGaN LED。其中尤以MOCVD方法為主。
10、當(dāng)前，用作半導(dǎo)體照明光源的LED的外延層結(jié)構(gòu)有何創(chuàng)新？
為了提高LED的發(fā)光效率，對(duì)其外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多改進(jìn)，目前都已應(yīng)用到產(chǎn)品上，對(duì)LED發(fā)光效率的提高起到了極重要的作用。分別是：①單量子阱(SQW)結(jié)構(gòu)；②多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)；③分布布拉格反射(DBR)結(jié)構(gòu)；④透明襯底技術(shù)(TS)；⑤鏡面襯底法(MS)；⑥透明膠質(zhì)粘結(jié)型；⑦紋理表面結(jié)構(gòu)。
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