目前，藍(lán)寶石雖然穩(wěn)坐襯底材料的龍頭地位，但隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，基于藍(lán)寶石襯底的技術(shù)發(fā)展變緩，再加上其成本高昂、專利壁壘等問題，眾多專家與工程師開始尋求性價(jià)比更高的解決方案：不同的襯底材料。其中，硅襯底被業(yè)界寄予了很高的厚望，不少大廠也在躍躍欲試，但仍然鮮有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展，并且在去年曾有媒體報(bào)道指出，硅襯底將“胎死腹中”。

“在中村的研究小組里面的工作經(jīng)歷和研究對(duì)于自己今后在產(chǎn)業(yè)界的工作非常有幫助，這些研究經(jīng)驗(yàn)是實(shí)際的、工作中用得到的技術(shù)。”談到當(dāng)初在中村研究小組的經(jīng)歷，陳振博士如是說。

離開中村的實(shí)驗(yàn)室之后，陳振博士加入了美國(guó)一家LED公司，并在該公司制作了硅襯底上的原型LED器件。“當(dāng)我們看到第一個(gè)原型器件亮度就達(dá)到了藍(lán)寶石的50%，我們判斷硅襯底這條技術(shù)路線是可行的。后來我了解到中國(guó)的晶能光電也在做硅襯底LED器件，且早在09年就已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。作為一名技術(shù)人員，我深刻地知道在硅襯底上長(zhǎng)LED材料的困難，而中國(guó)卻誕生了這樣了不起的技術(shù)，并超前全球其他廠家，再加上對(duì)LED技術(shù)的一種追求，我加入了晶能。”

下一個(gè)被爭(zhēng)搶的技術(shù)

從目前襯底材料的使用來看，除了Cree采用碳化硅襯底、晶能采用硅襯底(Si)，世界上絕大多數(shù)的芯片制造商都采用藍(lán)寶石襯底。幾家國(guó)際大廠也在大力跟進(jìn)硅襯底大功率LED芯片技術(shù)，如東芝購(gòu)買了普瑞的技術(shù)后切入硅襯底，三星宣布明年的技術(shù)路線和產(chǎn)品是硅襯底的芯片。種種市場(chǎng)跡象和技術(shù)趨勢(shì)表明，硅襯底會(huì)是LED領(lǐng)域下一個(gè)被爭(zhēng)搶的技術(shù)。

談到硅襯底如何能在藍(lán)寶石襯底壟斷半壁江山的情況下另開辟出一片新天地，陳振博士非常熟稔地向記者介紹硅的優(yōu)勢(shì)。他表示，首先是襯底材料本身的優(yōu)勢(shì)。硅襯底材料具有低成本、大尺寸、可導(dǎo)電的特點(diǎn)。硅襯底比藍(lán)寶石更加適合于大尺寸外延。藍(lán)寶石襯底技術(shù)從2寸轉(zhuǎn)向6寸、8寸時(shí)技術(shù)壁壘非常高，生產(chǎn)成本不降反升。而硅襯底卻恰恰相反，可以在大尺寸上制作，從2寸到6寸，甚至更大尺寸，從而避免邊緣效應(yīng)，大幅度提高良率。硅集成電路產(chǎn)業(yè)不斷提高襯底尺寸，從8寸到10寸，乃至12寸也是這個(gè)原因。另外，器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。硅襯底LED是垂直結(jié)構(gòu)，單面發(fā)光，可使硅襯底LED的光斑好，方向容易管控，電流擴(kuò)散快，適合大電流驅(qū)動(dòng)。良好的導(dǎo)熱性能可以使制造的LED器件的散熱更好。

對(duì)于小功率硅襯底LED芯片，封裝時(shí)可以少打一根金屬線，電極所占發(fā)光面積更小、可靠性更高，所以其在數(shù)碼、顯示領(lǐng)域等需要密集排列的小芯片市場(chǎng)具有比較大的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入大眾汽車等品牌，用于儀表盤的背光。

對(duì)于大功率硅襯底LED芯片，單面出光容易控制方向，做出的應(yīng)用產(chǎn)品射程遠(yuǎn)、光品質(zhì)好，極為適合需要高品質(zhì)出光的高端照明領(lǐng)域應(yīng)用，在汽車大燈、手機(jī)閃光燈、電視背光、高端便攜式照明、高端室內(nèi)照明等大功率LED應(yīng)用領(lǐng)域具有性能優(yōu)勢(shì)。由于硅襯底LED芯片采用剝離方法徹底消除了發(fā)光薄膜和襯底之間的應(yīng)力，加之垂直結(jié)構(gòu)電流擴(kuò)散快，單位面積承載電流的能力強(qiáng)，適用于大功率LED的應(yīng)用。

緩解應(yīng)力降低位錯(cuò)密度

硅襯底和其他兩種襯底，碳化硅和藍(lán)寶石相比，最大的技術(shù)難點(diǎn)是晶格失配和熱失配。“但這也正是在硅襯底上制作GaNLED對(duì)一個(gè)技術(shù)人員的吸引力和魅力所在。”陳振博士笑著說。

硅和氮化鎵的晶格失配最大，是碳化硅的幾倍。大的晶格失配會(huì)導(dǎo)致氮化鎵材料中出現(xiàn)較高的位錯(cuò)密度，也正是這個(gè)原因使得人們?cè)诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)認(rèn)為硅襯底是一條走不通的技術(shù)路線。

另外，硅襯底和氮化鎵之間有很大的熱失配，這個(gè)問題導(dǎo)致在高溫生長(zhǎng)時(shí)兩者達(dá)到一定的匹配，可是降到室溫后，由于兩者的熱膨脹系數(shù)差異很大，會(huì)導(dǎo)致龜裂等問題的產(chǎn)生。