製造白色發光二極管,需要給藍氮化鎵器件塗上黃色熒光粉,使鎵氮化物生長在碳化矽晶片上,新技術採用大尺寸晶片,一次可生產大量二極管,從而降低了成本。
加州的一家新創公司開發出一種製造技術,可大大降低發光二極管燈泡的成本,這種燈泡是一種更節能高效型照明設備。
發光二極管傳統上製作是採用相對昂貴的碳化矽(金剛砂)或藍寶石(藍寶石)基片。普瑞公司(普瑞)發明了一種新的製造工藝,他們利用現有製造設備的優勢,用來製造計算機矽芯片,可削減 75%的發光二極管(LED)的生產成本,該公司稱。
儘管有更高的效率和更長的使用壽命,但是,很少有家庭和企業使用發光二極管照明,這主要原因是初始成本。發光二極管芯片構成商用發光二極管燈泡的30%至60%。電子控制電路及熱管理組件構成其餘部分。因此,一個 60瓦的燈泡成本相當於 40美元,普瑞公司的技術可以使成本降到9美元。整合調光芯片(光芯片)與電子組件,可進一步降低成本。
發光二極管採用新技術製備,每瓦電產生 135流明(流明)。美國能源部照明技術藍圖(照明技術路線圖)要求,到2012年,效率要達到每瓦150流明。一些發光二極管廠商,如北卡羅萊納州(北卡羅萊納州)達勒姆(達勒姆)的克里公司(克里)已經銷售發光二極管燈具,效率就在這個範圍。與此相反,白熾燈泡(白熾燈泡)發光約每瓦15流明,熒光燈燈泡(熒光燈泡)發光每瓦100流明至50。
製造商通常製造白色發光二極管,需要給藍氮化鎵(氮化鎵)器件塗上黃色熒光粉(熒光粉)。鎵氮化物生長在2到4英寸藍寶石或碳化矽晶片上。克里公司製造芯片就是採用碳化矽晶圓,“因為我們相信它會產生卓越的發光二極管,”公司發言人米歇爾•默里(米歇爾默里)說。
更大的晶圓意味著一次可生產更多的產品,這就降低了成本。但大型藍寶石或碳化矽晶片更難製備,也更昂貴。有些公司例如德國歐司朗光電半導體公司(歐司朗光電半導體)現在就轉向 15厘米的藍寶石晶圓,很可能這是最大限度的尺寸。另一方面,製造 20厘米的矽片,在半導體芯片製造行業是常規性的。普瑞公司的新型矽晶片事實上是在矽谷的一家舊的矽製造廠生產的。
很難在矽上生長鎵氮化物,主要是因為這種材料擴大和收縮都有非常不同的速度,科林•漢佛萊(科林堪)解釋說,他是劍橋大學(英國劍橋大學)材料科學研究員。這個工序的進行大約是在1000℃的溫度,一經冷卻,鎵氮化物就會破裂,這是因為它受到的張力,漢佛萊說。有一種方法可以解決這個問題,就是插入附加薄膜,圍繞氮化鎵壓縮材料,抵消張力,這種張力產生於冷卻過程。事實上,漢佛萊和他的同事已經用這種方法製造了氮化鎵發光二極管,就是在矽上製造的,他們的裝置可產生每瓦70流明。普瑞公司可能會使用類似的技術。“普瑞公司的結果是令人印象深刻的,”漢弗萊說。“它做出的承諾是大幅度降低成本,一點也不會降低效率。“
其它發光二極管廠商,包括歐司朗,也試圖在矽上製備氮化鎵發光二極管。普瑞公司預計,在兩到三年內推出第一款商用矽基發光二極管。
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