納米壓印技術實用化 可提升LED發光效率20-30%

 

 

采用納米壓印技術的精細圖案形成技術有助于提高LED和有機EL等的發光效率。東芝機械公司開發出了包括專用的壓印裝置在內，將LED的發光效率提高20～30％的技術。利用在藍寶石基板表面形成凹凸圖案的“PSS”（Patterned Sapphire Substrate，圖形化藍寶石襯底），提高了反射率等，從而提高了發光輸出。

 

東芝機械納米加工系統業務部副業務部長后藤博史表示，存在的問題是如何減少模具的缺陷數量，以及如何使成本比利用現有步進器形成圖案時更具優勢。“基板有缺陷的話，LED就不會發光。而為降低成本反復使用模具的話，缺陷就會越來越多”。

 

該公司針對這兩個問題采取的對策是，把利用R2R方式大量復制的樹脂模具制成一次性產品。“把4英寸晶圓的成本降到5美元以下的目標已有眉目”。樹脂模具還有一個優點，那就是適合不一定平坦的藍寶石基板。

 

 

最近還出現了利用納米壓印技術進一步提高LED效率的可能性。古河機械金屬、金澤工業大學、東芝機械以及早稻田大學副教授水野潤的研究室利用納米壓印技術開發出了將GaN晶體的位錯（位錯：晶體中含有的線狀缺陷。此前GaN晶體的位錯密度高達1×109/c㎡以上，被認為是向LED流過大電流時導致發光效率降低的原因。）降至大約原來的1%的方法。

 

具體方法是：首先在原來的GaN晶體上形成SiO2薄膜，利用納米壓印技術形成幾十個nm寬的小口；然后再次生長GaN晶體。這樣，SiO2膜下方的GaN晶體的位錯就不會到達上方的GaN晶體，由此能減少上方GaN晶體的位錯。早稻田大學的水野教授介紹說，“我們試制了LED，確認該技術可提高輸出功率并延長壽命。應該也能用于功率半導體”。

 

水野表示，該技術還有望降低LED的驅動電壓。“由于位錯少，以前必須達到140μm厚度的GaN晶體可大幅減薄至21μm以下”。（責編：Nicole）