Mehr Helligkeit für LEDs

Europäisches Forschungskonsortium entwickelt Technologie für defektarme Gallium-Phosphid-Wafer

„Zukünftige GaP-Substrate werden besser und dennoch preiswerter sein, als die heute zumeist aus Japan kommenden Angebote“, so beschreibt Jozef Matuska, Geschäftsführer des Kristallzuchtspezialisten PHOSTEC s.r.o., die Vision, die ein aktuell laufendes FuE-Vorhaben einer Deutsch-Slowakischen Forschergruppe verfolgt. Begründet ist dies in einer neuen Kristallzuchtmethode, die das bekannte Vertical-Gradient-Freeze-Verfahren (VGF) nun auch für das Wachstum von Gallium-Phosphid-Kristallen nutzbar macht. Technische Basis dieses Verfahrens ist ein neuentwickelter und bereits zum Patent angemeldeter, modularer Reaktor, der für die Schmelze und Synthese von GaP-Einkristallen mit einem Durchmesser von 50 – 75 mm geeignet ist.

Gewöhnlich wird für die Herstellung von Gallium-Phosphid-Kristallen das Czochralski-Verfahren genutzt. „Mit der nun zur Verfügung stehenden VGF-Methode soll die Anzahl der Strukturdefekte um den Faktor 100-1000 niedriger sein als bei kommerziell erhältlichen Cz-Kristallen. Der zentrale Teil des Wafers ist dabei nahezu fehlerfrei“, so Matuska weiter.

Die niedrige Defektdichte des Substrats ermöglicht es, nachfolgende Epi-Schichten ebenfalls fehlerarm aufzubringen, so dass die Ausbeute steigt und die danach hergestellten LED-Bauelemente eine höhere Helligkeit besitzen. Einkristallines GaP ist optisch hochtransparent und eignet sich dadurch hervorragend als Substratmaterial für LEDs, aber auch für Photodioden, Solarzellen und andere optische Komponenten. Weitere technologische Vorteile der neuen VGF-GaP-Wafer, die sich auch kostensparend auf den Fertigungsprozess auswirken, sind die geringe Restspannung und ein besseres Degradationsverhalten.

Das Europäische Forschungskonsortium wird die Entwicklungsarbeiten für den Reaktor in wenigen Monaten abgeschlossen haben und dann neben hochqualitativen GaP-Kristallen auch pyrolitische Bornitrid- und Graphitbeschichtungen anbieten können.

Zum Konsortium gehören:

• PHOSTEC s.r.o., Zarnovica (SK)
• Slovakische Akademie der Wissenschaften, Bratislava (SK)
• Slovakische Technische Universität, Bratislava (SK)
• CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH, Erfurt (D)

Die FuE-Arbeiten wurden im 5. Rahmenprogramm der EU gefördert.