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抢占半导体照明新兴产业制高点

2006-02-20
    2006年2月15日,中国科学院主持召开了中国科学院半导体所所创新项目“氮化镓基倒装结构功率型半导体发光二极管(LED)及关键技术”成果鉴定会。由周炳琨院士担任主任的鉴定委员会对该项目的成果给予了高度评价,一致通过鉴定。

    半导体发光二极管(LED)是一种体积小、节能、使用寿命长、环保和安全的绿色照明。随着半导体发光二极管(LED)产业的迅猛发展,一场抢占半导体照明工程科学制高点的争夺战在全球开展。面对巨大的市场机会,美、日、欧、韩等国家和地区相继推出各自国家半导体照明计划。随着我国经济的迅速发展,能源形势严重,为了推动我国半导体照明产业的发展,2003年国家紧急启动了“国家半导体照明工程”,并将“半导体照明产业化技术开发”作为国家“十五”科技攻关重大项目。

    半导体照明的核心技术是氮化镓和铝镓铟磷等材料为代表的高亮度发光二级管,半导体所在此研究领域有数年研究成果的坚实基础和一支善于攻关的科研队伍,在核心技术上有自己的创新特点。2004年6月,半导体所将“氮化镓基倒装结构功率型半导体发光二极管(LED)及关键技术”列入半导体所知识创新工程项目,并投入资金,围绕氮化镓基大功率蓝光、白光LED的设计、制作及批量化生产的关键技术等开展攻关。

    传统小功率LED及功率型LED通常采用正装结构,随着功率、工作电流以及芯片尺寸的增大,该结构存在诸多问题,影响了出光效率和可靠性。经过科研人员的努力攻关,采用了倒装结构功率型LED的设计,解决了正装结构存在的技术难题,使该项目在关键技术取得突破性进展。鉴定委员会认为:“氮化镓基倒装结构功率型半导体发光二极管(LED)及关键技术”成功研制出氮化镓(GaN)基倒装结构功率型蓝光、白光LED。经中国计量科学院测试研制的蓝光功率型LED在350毫安(mA)工作电流时,其正向电压小于3.5伏(V)、蓝光最高光功率达189毫瓦(mW),白光最高发光效率为47.5 流明/每瓦(lm/W),色坐标(0.335,0.338),色温5413开(K),显色指数大于80。综合指标在国内处于领先地位,部分指标超过2005年国际市场上同类器件的产品指标。

    鉴定委员会还认为:该项目开发了具有自我知识产权的光、电、热综合模拟的倒装结构LED的设计方法,在国际上首次提出并实现了一种具有低热阻背孔结构过渡热沉的倒装功率型LED芯片,开发了相应的综合集成技术。该项目优化了等离子增强化学气相沉积(PECVD)和感应耦合等离子体刻蚀(ICP)P型氮化镓(P-GaN)条件,开发了一种低损伤PECVD掩膜沉积技术及低损伤无沾污ICP刻蚀技术;开发了由非镍金等金属构成的新型低接触电阻,高反射率及高可靠性德P电极金属化体系;开发了高可靠性、低接触电阻的N电极金属化体系。

    半导体所创新项目“氮化镓基倒装结构功率型半导体发光二极管(LED)及关键技术”成果,不仅对推动半导体光源的发展,抢占半导体照明新兴产业的制高点奠定了具有自主知识产权技术保障的基础,而且为培育有国际竞争力的中国半导体照明产业有重大和深远的意义。


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