项目名称：

　　Si衬底高效大功率紫外LED灯珠

　　申报单位：

　　晶能光电（江西）有限公司

　　综合介绍或申报理由：

　　公司量产的紫外LED灯珠性能和国际主流的日本、韩国公司同类产品性能相当，峰值外量子效率达到了67%，和蓝光LED相当。目前已经批量出口韩国。晶能光电紫外LED的主要技术优势在于：自主知识产权和独立技术路线的硅衬底外延技术；采用垂直LED芯片结构，提高了出光效率，散热好，可以承受高的电流密度，是紫外LED的最佳芯片结构；采用的大功率陶瓷封装技术，产品可靠性高、非常适合应用于大电流密度的紫外LED。

　　主要技术参数：

　　芯片尺寸：45 x 45 x 6 mil

　　封装尺寸：3.5mm x 3.5mm x 2.0mm

　　Vf：2.8V-3.6V，主波长：390nm-405nm

　　光功率Po：封装后紫光功率 600-750mW@350mA

　　与国内外同类产品或同类技术的比较情况：

目前广泛用于照明、显示等可见光领域的GaN基蓝、绿光和白光LED市场竞争激烈，已经成为“深红海”。因此，市场逐渐向被一直认为是“蓝海”的紫外（UV）波段渗透。但是，紫外LED由于制作技术要求高所以生产厂商并不多。当前紫外LED市场被日亚、LG、首尔半导体，以及台湾光宏等一线厂商所把持。

晶能公司量产的紫外LED灯珠性能和国际主流的日本、韩国公司同类产品性能相当，峰值外量子效率达到了67%，和蓝光LED相当。目前已经批量出口韩国。晶能光电紫外LED的主要技术优势在于：自主知识产权和独立技术路线的硅衬底外延技术；采用垂直LED芯片结构，热电分离，提高了出光效率，散热好，可以承受高的电流密度，是紫外LED的最佳芯片结构；采用的大功率陶瓷封装技术，产品可靠性高、散热性能好，具有更好的大电流工作性能，非常适合应用于大电流密度的紫外LED。是名符其实“中国芯的中国灯珠”。

　　经济评价分析：

360-410nm的紫外LED可以应用于新型农业植物照明、医疗美容、验钞、昆虫诱捕灭杀、显影、空气净化、防伪、以及固化。固化广泛用于各行各业，目前占据整个应用的50%，涵括电子、光子、生物、医学等领域。例如油墨印刷、3D打印、显示屏、太阳能面板、光纤接头、相机模组、点固化、针头连接等等。

　　技术及工艺创新要点：

　　技术原理：

　　1.采用独特的适用于紫外发光的外延结构设计。主要技术原理有： 1）采用多种应力释放层和位错过滤层在Si衬底上制作高质量的GaN。2）采用设计独特的发光层，克服了InGaN发光层中的铟组分低，从而发光效率低的问题，使得紫外LED的发光效率和蓝光LED相当。3）紫光LED的光子能量高，量子阱的禁带宽度大，采用设计独特的电流阻挡层来将载流子限制在发光层中，提高了载流子的辐射复合率。

　　2. 采用垂直芯片结构。主要技术原理有：1）采用高反射率的Ag作为P-GaN欧姆接触层也是反射金属层。2）通过晶圆键合技术实现衬底转移，并对N-GaN表面做粗化处理。3）由于Si衬底易于腐蚀，所以良率比常用的激光剥离易于控制，成本低，良率高，对芯片的伤害小，从而可靠性更好。芯片的设计侧面示意图如下图所示：

　　3. 利用AuSn共晶焊技术，将倒装大功率LED芯片与3535陶瓷基板相结合，使产品具有低Vf，低热阻以及高可靠性的特点。适合于用于大驱动电流，高热量，高可靠性的紫外LED光源。

　　关键技术及创新点：

　　晶能光电的Si衬底上高效大功率紫外LED垂直芯片和灯珠具有鲜明的技术特点和创新点，具体分为三个方面：

　　1.晶能光电的硅衬底上紫外LED主要技术优势在于自主知识产权和独立技术路线的外延技术。紫外LED因为波长短，，晶能采用独特的发光层设计，克服了InGaN发光层中的Indium百分比低发光效率低于蓝光的问题，制作出了效率和蓝光LED相当的紫外LED。同时Si衬底上的外延易于实现衬底剥离，良率高于传统衬底剥离技术。

　　2.垂直结构LED芯片，可以做到热电分离，因此有散热好、可靠性高的特点；由于电流扩散均匀，可承受高的电流密度；垂直结构还有出光效率高，单面出光、适合于方向光的特点。因此垂直结构是尤其适合功率紫外LED的芯片结构，因为紫外LED大多在过驱动电流下应用于需要出发光有方向性的领域。垂直芯片还有封装打线简单的优点，适合陶瓷封装。晶能的Si衬底上紫外LED技术有我国自主知识产权，是名符其实的“中国芯”。

　　3.陶瓷封装由于具有导电优良、热传导性好和机械强度高的特点，适合于大电流，大功率，以及可靠性要求高的LED产品，所以非常适合需要应用于大电流密度的紫外LED。

　　实际运用案例和用户评价意见：

　　申报单位介绍：

　　晶能光电有限公司是由金沙江、淡马锡等多家著名的投资机构共同投资，专门从事LED外延材料与芯片生产的高科技企业，目前注册资金2亿美元。 晶能光电拥有的硅衬底氮化镓基LED材料与器件技术是一项改写半导体照明历史的颠覆性新技术，具有原创技术产权，迄今为止已申请或获得国际国内各种专利230多项。国家863专家组对此项技术的评价是：“……打破了目前日本日亚公司垄断蓝宝石衬底和美国Cree公司垄断碳化硅衬底半导体照明技术的局面，形成了蓝宝石、碳化硅、硅衬底半导体照明技术方案三足鼎立的局面。” 晶能光电目前拥有21台MOCVD设备，总投资已超过10亿元。目前主营的产品包括大中小功率硅衬底LED芯片。

　　产品图片：