2022年上半年，UV LED襯底、外延、芯片、器件及設(shè)備配套等關(guān)鍵環(huán)節(jié)均取得不小的技術(shù)突破，為整個產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

一、襯底、模板

1、均勻性≤1.5%，裂紋≤1 mm，中博芯制備出藍(lán)寶石襯底上低缺陷密度AlN模板

藍(lán)寶石襯底上AIN模版產(chǎn)品性能達(dá)到新高度。近日，基于北京大學(xué)寬禁帶半導(dǎo)體研究中心多年技術(shù)積累和研究成果，中博芯成功制備出藍(lán)寶石襯底上低缺陷密度AlN模板，XRD搖擺曲線半高寬(002)面≤150 arcsec，(102)面≤ 250 arcsec，膜厚≥2μm，面內(nèi)均勻性≤ 1.5%，裂紋≤1 mm。據(jù)了解，AlGaN基UV-LED的電光轉(zhuǎn)換效率和日盲紫外探測器的暗電流強烈依賴于AlN外延層的質(zhì)量。在產(chǎn)業(yè)界，相比于AlN單晶襯底，藍(lán)寶石襯底上AlN模板價格優(yōu)勢明顯，因此，高質(zhì)量AlN模板是AlGaN基UV-LED和日盲紫外探測器制備的優(yōu)選材料。

二、外延

1、4英寸表面平整無裂紋高性能UVC-LED外延片成功制備

北京大學(xué)王新強教授團(tuán)隊及其松山湖材料實驗室第三代半導(dǎo)體團(tuán)隊深入合作，最終在前期團(tuán)隊制備的4英寸高質(zhì)量HTA-AlN基礎(chǔ)上首次成功實現(xiàn)了4英寸表面平整無裂紋高性能UVC-LED外延片。通過對外延片及所制備LED芯片的進(jìn)一步性能測試，4英寸UVC-LED外延片/芯片展現(xiàn)出了均勻性優(yōu)異、高單色性、高發(fā)光功率等一系列優(yōu)點。該工作為實現(xiàn)UVC-LED與傳統(tǒng)藍(lán)光LED工藝的無縫對接鋪平了道路，能夠降低制造成本從而推動了UVC-LED的普及。

2、北京大學(xué)團(tuán)隊制備出高質(zhì)量的p型AlGaN 短周期超晶格

北京大學(xué)人工微結(jié)構(gòu)和介觀物理國家重點實驗室、寬禁帶半導(dǎo)體研究中心沈波、許福軍團(tuán)隊創(chuàng)新發(fā)展了一種“脫附控制超薄層外延”方法，成功解決了亞納米厚度高Al組分AlGaN外延層的可控制備難題，實現(xiàn)了厚度為3個單原子層（約為0.75 nm）的高Al組分AlGaN外延層，并在此基礎(chǔ)上制備出高質(zhì)量的p型AlGaN 短周期超晶格。同時，該方法有利于Mg原子占據(jù)Al、Ga原子脫附后產(chǎn)生的空位而并入晶格，可有效增加AlGaN外延層中Mg的摻雜濃度?；谠摲椒▽崿F(xiàn)的p型AlGaN短周期超晶格（等效Al組分超過50%）的室溫空穴濃度達(dá)到8.1×1018 cm-3。變溫Hall實驗測定其Mg受主離化能為17.5 meV, 實現(xiàn)了AlGaN中Mg離化能的大幅度降低。更為重要的是，亞納米超薄勢壘層保證了超晶格中微帶的形成，為空穴的縱向輸運提供了通道。將該p型AlGaN超晶格結(jié)構(gòu)應(yīng)用到深紫外LED器件中，器件的載流子注入效率及光提取效率（配合高反射率p型電極）均得到顯著提升，100 mA下出光功率達(dá)到17.7 mW。

3、鼎鎵半導(dǎo)體宣稱量產(chǎn)6英寸紫外LED外延

據(jù)了解，鼎鎵半導(dǎo)體實現(xiàn)6英寸高功率深紫外LED外延片的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生長流片，并完成了工藝和配方的量產(chǎn)調(diào)試。在普通藍(lán)寶石襯底的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性的引入了全新的半導(dǎo)體材料與AlGaN材料結(jié)合的方式，通過超晶格結(jié)構(gòu)使用兩類半導(dǎo)體化合物材料優(yōu)勢互補，克服了大尺寸深紫外外延片在重鋁摻雜的情況下容易出現(xiàn)的晶格失配的缺陷，突破了傳統(tǒng)AlGaN外延PIN結(jié)構(gòu)的限制，實現(xiàn)了6寸外延生產(chǎn)工藝的突破。

三、芯片、器件

1、三重大學(xué)宣布紫外LED發(fā)光效率到8%

日本三重大學(xué)宣布，目前三宅英人教授團(tuán)隊已經(jīng)開發(fā)出發(fā)光效率到8%的紫外LED產(chǎn)品，預(yù)計成本可降低至傳統(tǒng)的十分之一左右，有望應(yīng)用于家電產(chǎn)品。

2、倒棱錐/臺狀人工納米結(jié)構(gòu)，深紫外發(fā)光強度提高近 2 倍

最近，廈門大學(xué)研究團(tuán)隊創(chuàng)新性地設(shè)計了一種倒棱錐/臺狀人工納米結(jié)構(gòu)，有效突破傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)中出射光錐角較小這一限制，大幅提高深紫外光的提取效率。研究表明，引入晶面可控的倒棱錐/臺狀結(jié)構(gòu)后，TM 和 TE 偏振光相比于平面結(jié)構(gòu)分別增強了 5.6 倍和 1.1 倍，深紫外 234 nm 波長處的總發(fā)光強度提高了近 2 倍。該研究工作為提高深紫外短波發(fā)光器件的效率提供了新思路，并有望拓展到微小尺寸 LED、深紫外探測器等光電器件。

3、高效P型摻雜新方法，內(nèi)量子效率達(dá)48.13%，中科潞安深紫外LED芯片技術(shù)獲突破

中科潞安“氮化鎵基高效深紫外LED芯片技術(shù)”項目屬于山西省科技重大專項，主要是系統(tǒng)研究氮化鋁模板材料的制備工藝，提出了高效P型摻雜新方法，突破了極化誘導(dǎo)摻雜、濺射退火氮化鋁模板和基于芯片微納結(jié)構(gòu)的高效光提取等關(guān)鍵技術(shù)，深紫外LED芯片的出光效率大幅提升。經(jīng)第三方檢測，制備的深紫外LED燈珠發(fā)光波長小于275nm，內(nèi)量子效率達(dá)到48.13%，光功率達(dá)到46.39mW，實現(xiàn)了深紫外LED芯片、燈珠及應(yīng)用產(chǎn)品批量化生產(chǎn)和銷售。

據(jù)悉，中科潞安大功率LED芯片光功率已突破120mW。據(jù)資料介紹，中科潞安45*45mil大功率LED芯片，在外延結(jié)構(gòu)優(yōu)化、初始版圖設(shè)計、電極結(jié)構(gòu)設(shè)計、電極歐姆接觸驗證及多工段的工藝優(yōu)化等方面，均做了大量的實驗驗證及技術(shù)攻關(guān)，尤其較為關(guān)鍵的p型AlGaN和芯片電極經(jīng)持續(xù)優(yōu)化、改進(jìn)，實現(xiàn)了光電性能的大幅躍升。該大功率LED芯片，經(jīng)國內(nèi)權(quán)威第三方檢測機構(gòu)檢測結(jié)果顯示，在注入電流350mA的條件下，輸出光功率可達(dá)88.39mW，工作電壓5.71V；在注入電流500mA的條件下，輸出光功率可達(dá)122.82mW，工作電壓5.90V；飽和電流可達(dá)1860mA，已可以實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。

4、WPE超5%，壽命＞30000h，華引芯透露UV LED最新進(jìn)度

華引芯透露了其UVC-LED進(jìn)度，依托其本身的芯片和封裝技術(shù)，重點攻克UVC-LED光效低的關(guān)鍵技術(shù)痛點，HGC--UVC-LED的WPE已超過5%。據(jù)悉，華引芯采用高導(dǎo)熱ALN陶瓷支架，穩(wěn)定可靠的共晶焊接工藝，器件有效壽命＞30000h，功耗相比傳統(tǒng)紫外光源降低70%。

5、PW單顆芯片已達(dá)100-120mW功率

韓國Photon Wave （PW）產(chǎn)品涵蓋255nm-315nm波段，輸出100-120mW功率的48mil*48mil芯片已正式產(chǎn)出，產(chǎn)品WPE正以每季度持續(xù)快速提升。

6、深紫科技單顆芯片突破140 mW

近期深紫科技通過外延底層優(yōu)化及核心層結(jié)構(gòu)設(shè)計、芯片新型p型透明電極及特殊反射電極設(shè)計，成功研制出單顆光輸出功率140mW以上的大功率芯片。據(jù)資料顯示，該款單芯尺寸為45*45mil，在注入電流350mA的條件下，單芯光輸出功率104.54mW，其工作電壓在5.79V；在注入電流500mA的條件下，單芯光輸出功率可達(dá)143.43mW。同時該款產(chǎn)品老化性能測試方面，在350mA驅(qū)動下，該芯片持續(xù)點亮1000小時，光功率維持率仍在90%以上，預(yù)估L70壽命可超過10000小時。目前，該款產(chǎn)品已進(jìn)入批量供貨階段。

7、至芯半導(dǎo)體單顆芯片功率達(dá)210mW

至芯半導(dǎo)體（杭州）有限公司對外公布，在日盲深紫外器件方面取得突破，單顆45mil*45mil芯片的發(fā)射功率達(dá)到了210mW。據(jù)了解，該大功率紫外器件，經(jīng)權(quán)威第三方檢測機構(gòu)檢測，在注入電流500mA的條件下，峰值波長271nm，輸出光功率達(dá)到209.59mW，因此UVC芯片在殺菌效率方面達(dá)到新的高度。對于光電轉(zhuǎn)換率，此前其透露2022年上半年將實現(xiàn)紫外芯片WPE超過5%的水平，同時下半年將WPE提升至8%，并指出中期目標(biāo)是實現(xiàn)紫外發(fā)射芯片WPE超過10%。同時開發(fā)出高靈敏度的日盲探測芯片，更遠(yuǎn)期目標(biāo)就是實現(xiàn)日盲光通信的應(yīng)用。

四、設(shè)備

1、中晟光電ProMaxy? UV MOCVD 設(shè)備獲重大技術(shù)突破

為了進(jìn)一步降低設(shè)備成本和提高產(chǎn)能，中晟光電新推出配置 4 個反應(yīng)腔的ProMaxy? UV 的機型，該機型既可每腔獨立外延生產(chǎn)深紫外 LED 全結(jié)構(gòu)，也能分腔集成外延生產(chǎn) AlN 基板和 LED 結(jié)構(gòu)。中晟光電介紹，ProMaxy? UV 產(chǎn)品及新技術(shù)的突破已獲得國內(nèi)客戶和市場的認(rèn)可，據(jù)悉，目前國內(nèi)多家客戶均已采用了中晟光電新的 MOCVD 技術(shù)，在生產(chǎn)中可獲得如表面特征 Rq<0.5nm，邊緣裂紋控制在<2mm的高質(zhì)量、低成本的 AlN 基板，已成為 2020 年以來深紫外LED 產(chǎn)能擴充和技術(shù)研發(fā)的主要機型。特別是ProMaxy? UV 相關(guān)產(chǎn)品在2020年8月后陸續(xù)發(fā)貨多家，并于2021年進(jìn)行裝機驗證，且獲得了上海市高新技術(shù)成功轉(zhuǎn)化項目證書。