[00317213]高端纳米压印制备图形化蓝宝石衬底的研发

项目简介

高亮度、高效率蓝光LED是LED照明光源未来的市场趋势。基于图形化蓝宝石衬底生长氮化镓外延技术是制备高效率蓝光LED的必由之路。目前蓝宝石衬底已全部由平片向图形化衬底（PSS）转变。市场上PSS技术是基于微米级别的表面结构，实现20-30%的出光效率提升。为更进一步提升出光效率，纳米级别的表面结构是下一代PSS技术的发展方向。

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基于200-300纳米的表面微纳结构（光子晶体）可实现70%的出光效率，提高器件亮度80%-120%，产业化LED光效达到200lm/W。同时，衬底上外延生长可缓解应力85%，大幅度减少缺陷，改善droop效应，衰减减缓约30%。

尽管纳米PSS技术优势明显，但其技术门槛较高，主要体现在两个方面：

光子晶体的设计较为复杂，特别是高出光效率的光子晶体结构设计需要用到近场光学模拟；

亚微米的加工制造无法使用传统的黄光工艺，加工技术难度大，成本高。

项目组成员过去十多年一直从事大面积表面微纳结构的加工研究，具备从设备开发、胶体材料制备、工艺优化的完整经验。采用卷对卷加工方式，可实现每小时图形化720片4吋蓝宝石衬底。通过使用中间层软模板，大大减少图形化缺陷的产生。同时，项目组成员研究纳米光学结构有多年历史，熟悉光子晶体的工作原理和设计方法，能设计高效的基于光子晶体的纳米结构，实现高性能的蓝光LED器件。

市场现状

用于蓝色LED芯片生产，LED照明产业的最上游技术之一，主要客户为国内外氮化镓外延片生产厂家，包括德豪润达、上海蓝光、三安光电、华灿光电、国星光电、同方光电等，市场规模在10亿美元以上。