20台
10台 15台 30台 10台 6台
100
50 73 145 50 30
2013年中国大陆外延分布
西三角 MOCVD 产能
西安中为
华新丽华
2台
20台
100
100
2013年中国大陆外延分布
闽赣 MOCVD 厦门三安 厦门乾照 晶能 长城开发 22台 9台 50台 30台 产能 107 44 240 145
源供给 系统
金属有机化学汽相沉积（MOCVD）
1.以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族 元素的氢化物等作为晶体生长源材料
MOCVD原理
2.以热分解反应方式和高温还原反应的方式在 衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、ⅡⅥ族化合物的薄层单晶材料。
金属有机化学气相沉积（MOCVD）
单晶制作： 以Si/SiC为衬底
NH3:(500ml/min) TGM: 15μmol/min
标准的GaN外延生长
1.炉温1150℃
三：退火
2.切断Ga和N源 3.时间7min
GaN缓冲层30nm
Al2O3 (430±5μm)
标准的GaN外延生长
1.炉温1160℃
四：长单晶GaN
2.时间3min 3.TMGaN ,H2 HN3
1.炉温750℃和1160 ℃
六：长多量子阱 MQW
2.时间80min 3.长8个MQW
MQW层120nm N型GaN层2.5 μm GaN层0.5 μm GaN缓冲层30nm
Al2O3 (430±5μm)
一层长InGaN（2nm），再 长一层GaN（14nm），连续 长8个InGaN和GaN(16nm)
2013年中国大陆外延分布
珠三角
MOCVD 真明丽 比亚迪 奥伦德 奥洋顺昌 旭瑞国星 流明 19台 10台 5台 6台 6台 11台 产能 145 50 24 30 30 50
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量子阱结构
MQW结构
GaN势垒140An
一个Pair
1200A
InGaN势阱20A
能带与晶格
B
A
B
EgB
EgA
EgB
量子阱
量子阱：发光区域，核心结构
LQW
LQW
LQW
价带与导带结构
p-极 P-GaN
同质结构
n-极
Ec
N-GaN GaN缓冲层
蓝宝石
p-极 P-GaN InGaN n-极 N-GaN GaN缓冲层 蓝宝石 Ec
2013年中国大陆外延分布
长三角及江浙 MOCVD 士兰微 清华同方 中科 隆耀 18台 32台 20台 22台 产能 87 120 100 107
上海蓝光
德豪润达 清芯光电 乾照光电 上海蓝宝 真明丽 中谷光电 灿扬
20台
30台 48台 21台 12台 30台 13台 20台
100
145 230 102 58 145 70 125
质量转移
表面----主气流
离解
离解
外延生长过程示意图
衬底材料要求
结构特性
界面特性
衬底特性
化学稳定性 热学性能 导电性
光学性
机械性能
标准的GaN外延生长
衬底：Si,GaN,ZnO，SiC ,Al2O3
外延生长材料
载气：H2，N2 反应剂：NH3，SiH4，MO源
三甲基镓/(CH3)3Ga 三乙基镓/(C2H5)3Ga 三甲基铟/(CH3)3In 三甲基铝/(CH3)3Al 二茂镁/(Cp2Mg)
Ev
异质结构
Eg2 Eg1 Ev Eg1
发光原理
导带
电子-空穴产生能量
发出光
价带
量子阱的优点
可调光波
量子阱的优点
复合效率高
界面复合低
巧夺天工的工艺
是什么决定了颜色？
InGaAlP/GaAs/Gap 565-700nm
InGaAlP GaAs/Gap/GaAsp InGaN GaN
红黄蓝绿
InGaAlP/GaAsp 630-650nm InGaN/GaN 440-490nm InGaN/GaN 490-560nm
2013年中国大陆外延分布
两湖一徽 MOCVD 德豪润达 华灿 迪源 彩虹蓝光 芜湖三安 36台 29台 10台 50台 107台 产能 175 140 50 240 520
华磊
32台
160
2013年中国大陆外延分布
东北及京津唐 MOCVD 产能
浪潮华光
河北司辉 天津三安 方大 大连路美 山东冠全
GaN层0.5 μm GaN缓冲层30nm
Al2O3 (430±5μm)
标准的GaN外延生长
1.炉温1160℃
五：长 N型GaN
2.时间60min 3.掺Si
N型GaN层2.5 μm
GaN层0.5 μm GaN缓冲层30nm
Al2O3 (430±5μm)
Si（浓度5x810/cm3）
标准的GaN外延生长
LED外延介绍
外延生长
什么是外延生长？
定义：在某种单晶基片（衬底）上生长一层有特定要求，与基片晶向 相同的单晶层。即原来的晶体向外延伸了一段，故称外延生长。
晶向与晶格
晶列
晶格
外延生长方法
外延生长方法
液相外延（LEP） 1
分子束外延（MBE）
化学分子束外延（CBE） 金属有机化学气相沉积（MOCVD）
载气H2 载气N2 载气N2 载气H2 载气H2
Mo Source
标准的GaN外延生长
1.炉温1200℃
一：高温除杂
2.通入H2 3.时间10min
Al2O3 (430±5μm)
标准的GaN外延生长
1.炉温530℃
二：长缓冲层
2.时间3min 3.通入NH3和TGM
GaN缓冲层30nm
Al2O3 (430±5μm)
SiCl4+2H2=Si+4HCl （还原反应）
SiH4=Si+2H2
（热分解反应）
以Al2O3为衬底
(CH3)3Ga +NH3= GaN+3CH4 （还原反应） RnM+XHn→MX+nRH （还原反应通式）
金属有机化学气相沉积（MOCVD）
质量输运
AB
主气流
质量输运
AB+B
质量转移
主气流----表面 AB*
Hale Waihona Puke 23 4金属有机化学气相沉积（MOCVD）
金属有机化学气相沉积（MOCVD）:
定义： MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新 型气相外延生长技术。
金属有机化学气相沉积（MOCVD）
MOCVD系统组成：
安全保 护系统 气体输 运系统 反应室和加热系 统 尾气处 理系统
手动和 制动控 制系统
标准的GaN外延生长
1. .炉温930℃，800 ℃，600 ℃
七：长 P型GaN
2.时间72min 3.掺入Mg
P型GaN层215nm MQW层120nm N型GaN层2.5 μm GaN层0.5 μm GaN缓冲层30nm
Al2O3 (430±5μm)
Mg（浓度5x1019/cm3） 20min 200nm/ （浓度 5x1020/cm3）2min 15nm