顯微鏡在戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)LED中的應(yīng)用

LED（Light-Emitting Diode，縮寫(xiě)LED）是發(fā)光二極管的簡(jiǎn)稱，2009年下半年開(kāi)始，LED市場(chǎng)出現(xiàn)大飛躍，作為高成長(zhǎng)性的新興產(chǎn)業(yè)，預(yù)計(jì)到2015年，LED產(chǎn)業(yè)規(guī)模將突破5000億元，其中普通照明行業(yè)1600億元，大尺寸液晶電視背光行業(yè)1200億元，汽車照明行業(yè)200億元、普通照明行業(yè)1600億元，景觀、顯示等行業(yè)1000億元。

　　LED產(chǎn)業(yè)鏈條大致可以分為三個(gè)部分，分別是上游基片生長(zhǎng)、外延片制造，中游的芯片封裝和下游的應(yīng)用產(chǎn)品。在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中，最核心的部分在基片生長(zhǎng)和外延片制造環(huán)節(jié)，二者技術(shù)含量比較高，占全行業(yè)近70%的產(chǎn)值和利潤(rùn)。

　　LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前，受國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的影響，在“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”的推動(dòng)下，我國(guó)的LED產(chǎn)業(yè)初步形成了包括LED上游的襯底材料、LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備、LED芯片的封裝以及LED產(chǎn)品應(yīng)用在內(nèi)的較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　眾所周知半導(dǎo)體發(fā)光二極管具有高轉(zhuǎn)換效率、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代光源并將會(huì)取代目前使用的傳統(tǒng)光源。然而就目前發(fā)光二極管的性能來(lái)看，要達(dá)到這一目的還有很多技術(shù)難點(diǎn)有待克服，需要在材料分析表征、器件分析技術(shù)等方面加大研究力度。在發(fā)光二極管器件的封裝結(jié)構(gòu)以及芯片的結(jié)構(gòu)、組分和界面狀況的分析技術(shù)中光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線能譜、二次離子質(zhì)譜儀等設(shè)備成為器件的失效及結(jié)構(gòu)分析，外延工藝的監(jiān)控、改進(jìn)和提高必不可少的分析工具。

　　下文將簡(jiǎn)單介紹蔡司的光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡在LED生產(chǎn)中過(guò)程中的部分應(yīng)用。

　　一、蔡司光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡在LED上游襯底材料中（藍(lán)寶石材料）的具體應(yīng)用：

　　1、藍(lán)寶石襯底材料介紹

　　由于藍(lán)寶石的絕緣性好，介電損耗小，耐高溫，耐腐蝕。導(dǎo)熱性好，在機(jī)械強(qiáng)度足夠高。且能加工成平整的表面。透光波段寬。因此廣泛用于工業(yè)，國(guó)防，科研多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)也是一種用途廣泛的發(fā)光二極管的上好的襯底材料。在生成的發(fā)光二極管是最有前途成為高亮度發(fā)光二極管族類中藍(lán)寶石襯底基片所下一代日光燈光源的半導(dǎo)體發(fā)光器襯底材料。目前這些高亮度的發(fā)光二極管已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在廣告、交通燈、儀表燈；及手術(shù)燈等領(lǐng)域。隨著高亮度發(fā)光二極管應(yīng)用的日益廣泛。

　　LED藍(lán)寶石(Sapphire)是一種氧化鋁的單晶，又稱剛玉。藍(lán)寶石晶體具有優(yōu)異的光學(xué)性能、機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，強(qiáng)度高、硬度大、耐沖刷，可在接近2000℃高溫的惡劣條件下工作。根據(jù)研究表明，目前能應(yīng)用于LED的襯底材料只有四種。藍(lán)寶石作為一種重要的技術(shù)晶體，目前已在LED行業(yè)形成了較為風(fēng)尚和成熟的應(yīng)用。

　2、應(yīng)用

　　采用蔡司的偏光顯微鏡可以鑒定藍(lán)寶石晶體的異常雙折射現(xiàn)象。在特定情況下，借助錐光鏡，可以觀察晶體的干涉圖,確定晶體的軸性，用于觀察各個(gè)晶圓的方向是否統(tǒng)一，以此來(lái)判斷基片的好壞。

　　二、蔡司顯微鏡，掃描電鏡在LED外延片的生產(chǎn)、LED芯片的制備流程中的應(yīng)用

　　1、LED外延片介紹

　　LED外延片生長(zhǎng)的基本原理是：在一塊加熱至適當(dāng)溫度的襯底基片(主要有藍(lán)寶石和、SiC、Si)上，氣態(tài)物質(zhì)InGaAlP有控制的輸送到襯底表面，生長(zhǎng)出特定單晶薄膜。目前LED外延片生長(zhǎng)技術(shù)主要采用有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積方法（MOCVD）

　　2、LED芯片介紹

　　LED芯片也稱為L(zhǎng)ED發(fā)光芯片，是led燈的核