LED ର କାର୍ଯ୍ୟ ନୀତିରୁ, ଏହା ସ୍ପଷ୍ଟ ଯେ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱାଫର ସାମଗ୍ରୀ ହେଉଛି ଏକ LED ର ମୁଖ୍ୟ ଉପାଦାନ। ପ୍ରକୃତରେ, ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ, ଉଜ୍ଜ୍ୱଳତା ଏବଂ ଅଗ୍ରଗାମୀ ଭୋଲଟେଜ୍ ଭଳି ପ୍ରମୁଖ ଅପ୍ଟୋଇଲେକ୍ଟ୍ରୋନିକ୍ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ମୁଖ୍ୟତଃ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସାମଗ୍ରୀ ଦ୍ୱାରା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରାଯାଏ। ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱାଫର ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏବଂ ଉପକରଣଗୁଡ଼ିକ ଉତ୍ପାଦନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପାଇଁ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ, ଧାତୁ-ଜୈବ ରାସାୟନିକ ବାଷ୍ପ ଜମା (MOCVD) ହେଉଛି III-V, II-VI ଯୌଗିକ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କର ମିଶ୍ରଧାତୁର ପତଳା ଏକକ-କ୍ରିଷ୍ଟାଲ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ପ୍ରାଥମିକ ପଦ୍ଧତି। LED ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱାଫର ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ଭବିଷ୍ୟତର କିଛି ଧାରା ନିମ୍ନରେ ଦିଆଯାଇଛି।
୧. ଦୁଇ-ପଦକ୍ଷେପ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟାର ଉନ୍ନତି
ବର୍ତ୍ତମାନ, ବାଣିଜ୍ୟିକ ଉତ୍ପାଦନରେ ଦୁଇ-ପଦକ୍ଷେପ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରକ୍ରିୟା ନିୟୋଜିତ ହୁଏ, କିନ୍ତୁ ଏକାଥରେ ଲୋଡ୍ ହୋଇପାରିବା ପରି ସବ୍ଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ର ସଂଖ୍ୟା ସୀମିତ। 6-ୱେଫର୍ ସିଷ୍ଟମ୍ ପରିପକ୍ୱ ହେଲେ ମଧ୍ୟ, ପ୍ରାୟ 20ଟି ୱେଫର୍ ପରିଚାଳନା କରୁଥିବା ମେସିନ୍ଗୁଡ଼ିକ ଏପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବିକାଶାଧୀନ ଅଛି। ୱେଫର୍ର ସଂଖ୍ୟା ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଦ୍ୱାରା ପ୍ରାୟତଃ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରଗୁଡ଼ିକରେ ପର୍ଯ୍ୟାପ୍ତ ସମାନତା ଦେଖାଯାଏ। ଭବିଷ୍ୟତର ବିକାଶ ଦୁଇଟି ଦିଗରେ ଧ୍ୟାନ ଦେବ:
- ଏକକ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଚାମ୍ବରରେ ଅଧିକ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଲୋଡ୍ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ବିକଶିତ କରିବା, ଯାହା ସେମାନଙ୍କୁ ବୃହତ ଉତ୍ପାଦନ ଏବଂ ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ ପାଇଁ ଅଧିକ ଉପଯୁକ୍ତ କରିଥାଏ।
- ଅତ୍ୟନ୍ତ ସ୍ୱୟଂଚାଳିତ, ପୁନରାବୃତ୍ତିଯୋଗ୍ୟ ଏକକ-ୱେଫର ଉପକରଣକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା।
୨. ହାଇଡ୍ରାଇଡ୍ ବାଷ୍ପ ପର୍ଯ୍ୟାୟ ଏପିଟାକ୍ସି (HVPE) ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା
ଏହି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା କମ୍ ସ୍ଥାନଚ୍ୟୁତି ଘନତା ସହିତ ଘନ ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକର ଦ୍ରୁତ ବୃଦ୍ଧିକୁ ସକ୍ଷମ କରେ, ଯାହା ଅନ୍ୟ ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ହୋମୋଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଁ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଭାବରେ କାର୍ଯ୍ୟ କରିପାରିବ। ଏହା ସହିତ, ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ରୁ ପୃଥକ ହୋଇଥିବା GaN ଫିଲ୍ମଗୁଡ଼ିକ ବଲ୍କ GaN ସିଙ୍ଗଲ୍-କ୍ରିଷ୍ଟାଲ୍ ଚିପ୍ସର ବିକଳ୍ପ ହୋଇପାରେ। ତଥାପି, HVPE ର ଅସୁବିଧା ଅଛି, ଯେପରିକି ସଠିକ୍ ଘନତା ନିୟନ୍ତ୍ରଣରେ କଷ୍ଟ ଏବଂ କ୍ଷୟକାରୀ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଗ୍ୟାସ୍ ଯାହା GaN ସାମଗ୍ରୀ ଶୁଦ୍ଧତାରେ ଆହୁରି ଉନ୍ନତିକୁ ବାଧା ଦିଏ।
ସି-ଡୋପେଡ୍ HVPE-GaN
(କ) Si-ଡୋପ୍ଡ HVPE-GaN ରିଆକ୍ଟରର ଗଠନ; (ଖ) 800 μm- ଘନ Si-ଡୋପ୍ଡ HVPE-GaN ର ପ୍ରତିଛବି;
(ଗ) Si-ଡୋପେଡ୍ HVPE-GaN ର ବ୍ୟାସ ସହିତ ମୁକ୍ତ ବାହକ ସାନ୍ଦ୍ରତାର ବଣ୍ଟନ।
3. ଚୟନିତ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି କିମ୍ବା ପାର୍ଶ୍ଵସ୍ଥ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ଅଭିବୃଦ୍ଧି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା
ଏହି କୌଶଳଟି ସ୍ଥାନଚ୍ୟୁତି ଘନତାକୁ ଆହୁରି ହ୍ରାସ କରିପାରିବ ଏବଂ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତା ଉନ୍ନତ କରିପାରିବ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:
- ଏକ ଉପଯୁକ୍ତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (ନୀଳମଣୀ କିମ୍ବା SiC) ଉପରେ ଏକ GaN ସ୍ତର ଜମା କରିବା।
- ଉପରେ ଏକ ପଲିକ୍ରିଷ୍ଟାଲାଇନ୍ SiO₂ ମାସ୍କ ସ୍ତର ଜମା କରାଯାଉଛି।
- GaN ୱିଣ୍ଡୋ ଏବଂ SiO₂ ମାସ୍କ ଷ୍ଟ୍ରିପ୍ ତିଆରି କରିବା ପାଇଁ ଫଟୋଲିଥୋଗ୍ରାଫି ଏବଂ ଏଚିଂ ବ୍ୟବହାର କରିବା।ପରବର୍ତ୍ତୀ ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ, GaN ପ୍ରଥମେ ଝରକାଗୁଡ଼ିକରେ ଭୂଲମ୍ବ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ ଏବଂ ତା'ପରେ SiO₂ ଷ୍ଟ୍ରିପ୍ ଉପରେ ପାର୍ଶ୍ଵବର୍ତ୍ତୀ ଭାବରେ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।
XKHର GaN-on-Sapphire ୱେଫର
୪. ପେଣ୍ଡିଓ-ଏପିଟାକ୍ସି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା
ଏହି ପଦ୍ଧତି ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଏବଂ ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ମଧ୍ୟରେ ଜାଲି ଏବଂ ତାପଜ ଅସମେଳ ହେତୁ ସୃଷ୍ଟି ହେଉଥିବା ଜାଲି ତ୍ରୁଟିକୁ ଯଥେଷ୍ଟ ହ୍ରାସ କରେ, ଯାହା GaN ସ୍ଫଟିକ ଗୁଣବତ୍ତାକୁ ଆହୁରି ବୃଦ୍ଧି କରେ। ପଦକ୍ଷେପଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ:
- ଦୁଇ-ପଦକ୍ଷେପ ପ୍ରକ୍ରିୟା ବ୍ୟବହାର କରି ଏକ ଉପଯୁକ୍ତ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ (6H-SiC କିମ୍ବା Si) ଉପରେ ଏକ GaN ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି କରିବା।
- ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସ୍ତରର ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଚୟନିତ ଏଚିଂ କରିବା, ବିକଳ୍ପ ସ୍ତମ୍ଭ (GaN/ବଫର୍/ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍) ଏବଂ ଟ୍ରେଞ୍ଚ ଗଠନ ସୃଷ୍ଟି କରିବା।
- ଟ୍ରେଞ୍ଚ ଉପରେ ଝୁଲୁଥିବା ମୂଳ GaN ସ୍ତମ୍ଭର ପାର୍ଶ୍ୱ କାନ୍ଥରୁ ପାର୍ଶ୍ଵବର୍ତ୍ତୀ ଭାବରେ ବିସ୍ତାରିତ ଅତିରିକ୍ତ GaN ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି କରିବା।ଯେହେତୁ କୌଣସି ମାସ୍କ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ ନାହିଁ, ଏହା GaN ଏବଂ ମାସ୍କ ସାମଗ୍ରୀ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କକୁ ଏଡାଏ।
XKHର GaN-on-Silicon ୱେଫର
5. କ୍ଷୁଦ୍ର-ତରଙ୍ଗଦୈର୍ଘ୍ୟ UV LED ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ସାମଗ୍ରୀର ବିକାଶ
ଏହା UV-ଉତ୍ତେଜିତ ଫସଫର-ଆଧାରିତ ଧଳା LED ପାଇଁ ଏକ ଦୃଢ଼ ମୂଳଦୁଆ ସ୍ଥାପନ କରେ। ଅନେକ ଉଚ୍ଚ-ଦକ୍ଷତା ଫସଫର UV ଆଲୋକ ଦ୍ୱାରା ଉତ୍ତେଜିତ ହୋଇପାରିବେ, ଯାହା ବର୍ତ୍ତମାନର YAG:Ce ସିଷ୍ଟମ ଅପେକ୍ଷା ଅଧିକ ଆଲୋକିତ ଦକ୍ଷତା ପ୍ରଦାନ କରେ, ଏହା ଦ୍ୱାରା ଧଳା LED କାର୍ଯ୍ୟଦକ୍ଷତାକୁ ଆଗକୁ ବଢ଼ାଏ।
୬. ମଲ୍ଟି-କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ ୱେଲ୍ (MQW) ଚିପ୍ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା
MQW ଗଠନରେ, ଆଲୋକ-ନିର୍ଗତ ସ୍ତରର ବୃଦ୍ଧି ସମୟରେ ବିଭିନ୍ନ ଅଶୁଦ୍ଧତା ଡୋପ୍ କରାଯାଏ ଯାହା ଦ୍ୱାରା ବିଭିନ୍ନ କ୍ୱାଣ୍ଟମ୍ କୂପ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ। ଏହି କୂପଗୁଡ଼ିକରୁ ନିର୍ଗତ ଫୋଟନ୍ଗୁଡ଼ିକର ପୁନଃସଂଯୋଗ ସିଧାସଳଖ ଧଳା ଆଲୋକ ଉତ୍ପାଦନ କରେ। ଏହି ପଦ୍ଧତି ଆଲୋକୀୟ ଦକ୍ଷତାକୁ ଉନ୍ନତ କରେ, ଖର୍ଚ୍ଚ ହ୍ରାସ କରେ ଏବଂ ପ୍ୟାକେଜିଂ ଏବଂ ସର୍କିଟ୍ ନିୟନ୍ତ୍ରଣକୁ ସରଳ କରେ, ଯଦିଓ ଏହା ଅଧିକ ବୈଷୟିକ ଚ୍ୟାଲେଞ୍ଜ ଉପସ୍ଥାପନ କରେ।
7. “ଫୋଟନ୍ ପୁନଃଚକ୍ରଣ” ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ବିକାଶ।
ଜାନୁଆରୀ 1999 ମସିହାରେ, ଜାପାନର ସୁମିତୋମୋ ZnSe ସାମଗ୍ରୀ ବ୍ୟବହାର କରି ଏକ ଧଳା LED ବିକଶିତ କରିଥିଲା। ଏହି ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟାରେ ZnSe ସିଙ୍ଗଲ୍-କ୍ରିଷ୍ଟାଲ୍ ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ଉପରେ ଏକ CdZnSe ପତଳା ଫିଲ୍ମ ବୃଦ୍ଧି କରିବା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ବିଦ୍ୟୁତୀକରଣ ହେଲେ, ଫିଲ୍ମ ନୀଳ ଆଲୋକ ନିର୍ଗତ କରେ, ଯାହା ZnSe ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ ସହିତ ପାରସ୍ପରିକ କ୍ରିୟା କରି ପରିପୂରକ ହଳଦିଆ ଆଲୋକ ଉତ୍ପାଦନ କରେ, ଯାହା ଫଳରେ ଧଳା ଆଲୋକ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ। ସେହିପରି, ବୋଷ୍ଟନ୍ ବିଶ୍ୱବିଦ୍ୟାଳୟର ଫଟୋନିକ୍ସ ଗବେଷଣା କେନ୍ଦ୍ର ଧଳା ଆଲୋକ ସୃଷ୍ଟି କରିବା ପାଇଁ ଏକ ନୀଳ GaN-LED ଉପରେ ଏକ AlInGaP ଅର୍ଦ୍ଧପରିବାହୀ ଯୌଗିକ ସ୍ଥାପନ କରିଥିଲା।
୮. LED ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱେଫର ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରବାହ
① ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱେଫର ନିର୍ମାଣ:
ସବଷ୍ଟ୍ରେଟ୍ → ଗଠନାତ୍ମକ ଡିଜାଇନ୍ → ବଫର ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି → N-ଟାଇପ୍ GaN ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି → MQW ଆଲୋକ-ନିର୍ମିଷଣ ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି → P-ଟାଇପ୍ GaN ସ୍ତର ବୃଦ୍ଧି → ଆନିଲିଂ → ପରୀକ୍ଷଣ (ଫୋଟୋଲୁମିନେସେନ୍ସ, ଏକ୍ସ-ରେ) → ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱେଫର
② ଚିପ୍ ନିର୍ମାଣ:
ଏପିଟାକ୍ସିଆଲ୍ ୱାଫର → ମାସ୍କ ଡିଜାଇନ୍ ଏବଂ ନିର୍ମାଣ → ଫଟୋଲିଥୋଗ୍ରାଫି → ଆୟନ୍ ଏଚିଂ → N-ଟାଇପ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ (ଡିପୋଜିସନ୍, ଆନିଲିଂ, ଏଚିଂ) → P-ଟାଇପ୍ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ (ଡିପୋଜିସନ୍, ଆନିଲିଂ, ଏଚିଂ) → ଡାଇସିଂ → ଚିପ୍ ନିରୀକ୍ଷଣ ଏବଂ ଗ୍ରେଡିଂ।
ZMSHର GaN-on-SiC ୱାଫର
ପୋଷ୍ଟ ସମୟ: ଜୁଲାଇ-୨୫-୨୦୨୫