VGF - GaP LEDs GaP nach vertikalen Gradient Freeze-Verfahren Ein von der Europäischen Kommission innerhalb des 5. Rahmen- programmes gefördertes Projekt.

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1 VGF - GaP LEDs GaP nach vertikalen Gradient Freeze-Verfahren Ein von der Europäischen Kommission innerhalb des 5. Rahmen- programmes gefördertes Projekt zur Erzeugung von monokristallinen Galliumphosphid (GaP) mittels vertikalen Gradient-Freeze-Verfahren (VGF) für LEDs Die Projektanwendung ist auf die Erzeugung von LEDs fokussiert, als Erstanwendung zu verstehen. Andere, vor allem neuartige Anwendungsfelder sind gesucht ! Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

2 VGF - GaP LEDs Ziel des Projektes VGF GaP - LEDs GaP-Substrat mit geringer struktureller Defektdichte (Zahl der strukturellen Defekte um den Faktor 100 - 1000 kleiner als beim Czochralski-Verfahren) Projektanwendungsfokus: Substrat für LEDs (unter Nutzung der Defektarmut und Materialtransparenz Erzeugung von Epi-Schichten auf GaP mit MOVPE Neuer LED-Zugang: direkt auf GaP gewachsene LEDs Validierung des GaP-Substrates anhand epi-ready Wafers Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

3 VGF - GaP LEDs Zielstellung: Data Sheet Parameters/technical characteristicsProject goal envisaged conductivity type n or pN EPDshould be < 10 3 / cm 2 Sides polishedwill be one side polished diameterwill be 74 mm thicknessaccording requirements in the range 0,3 - 0,5 mm crystal orientationnow we do growth in [111] direction, later on in [100] resistivelyshould be max. 0,2 ohm - cm dopantS Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

4 VGF - GaP LEDs Projektpartner VGF GaP - LEDs CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Erfurt (Germany) PHOSTEC s.r.o. Žarnovica (Slowakische Republik) Slowakische Akademie der Wissenschaften, Bratislava Slowakische Technische Universität Bratislava Projektende: 31. August 2005 Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

5 VGF - GaP LEDs Arbeitsschritte Zielbestimmung und Bewertung (Marktanalyse) Entwicklung, Konstruktion und Bau eines VGF GaP Kristallzuchtofens Waferherstellung Optimierung der auf VGF GaP gewachsenen LEDs (Layerstrukturen) Erzeugung Epi-Schichten mit MOVPE auf VGF GaP-Substrat (Wachstumsbedingungen) Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

6 VGF - GaP LEDs Projektstatus im Überblick Gegenwärtig: Herstellung von polykristallinen VGF GaP Ingots erfolgreich Wachstum einzelkristalliner VGF GaP Ingots in einem Gesamtprozess mit der polykristallinen Schmelze erfolgreich gestartet User Group von epi-ready Waferherstellern formiert Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

7 VGF - GaP LEDs Patentierter Kristallzuchtofen PHOSTEC - Lösung garantiert VGF-Synthese und Kristallzüchtung von Phosphiden in einem Prozess Damit wird nach der Synthese noch im gleichen Produktionszylus das Einkristallwachstrum realisiert. Grundlage sind eine spezielle Kammerstruktur und ein in dem Schmelztiegel eingelassener Seed-Kanal für den Keimkristall. Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

8 VGF - GaP LEDs PHOSTEC Ergebnisse GaPInPPG-PBN- polykristalline Ingots Beschichtungen Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

9 VGF - GaP LEDs Praktisches Ergebnis E1 für GaP GaP-Kristallzüchtung: - gute Ergebnisse für polykristallinen Ingot bei Ø = 110 mm, - Einkristallwachstum für kleine Ø in Vorbereitung Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

10 VGF - GaP LEDs E2: auf GaP-Substrat direkt gewachsene LEDs Teilaufgabenstellung: Erkundung eines neuen LED-Zugangs durch direkt auf GaP- Substrat gewachsene LED-Strukturen GaN x P 1-x repräsentiert eine solche neuartige Halbleiterverbindung, die für LEDs im sichtbaren Bereich zwischen grün und rot interessant ist. GaN x P 1-x / GaP LED Strukturen sind möglich durch Wachstum von Buffer-Layers über MOVPE! Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

11 VGF - GaP LEDs GaN x P 1-x / GaP LEDs Vorläufiges Ergebnis auf Basis kommerziellen GaP: LED-Effizienz (Leistung:Energie) erreicht nicht die von konventionellen LEDs, LED-Spektren im sichtbaren Bereich von grün bis rot 3 Varianten: grün, gelb und orange Endgültige Ergebnisse sind erst mit dem Ersatz des kommerziellen GaP (Czochralski) durch das neue VGF GaP Substrat möglich ! Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

12 VGF - GaP LEDs Alternative In x Ga 1-x P / GaP Zur Vermeidung von Anpassungsproblemen von Epi-Schichten und GaP-Substrat: In x Ga 1-x P graduierte Zwischenschichten Erste Messungen zeigen eine vielversprechende Lichtintensität und Möglichkeiten eines Farbtuning durch Variation der In x Ga 1-x P - Aufbauten Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

13 VGF - GaP LEDs Applikationsstudie für GaN x P 1-x / GaP LEDs Lichteffizienz - wichtiges, aber nicht einziges Applikationsmerkmal Als LED-Anwender wird CiS diese LEDs für (erster Ansatz: kommerzielles GaP !!!) Applikationen in der Messtechnik, z.B. Remissions- und Transmissionssensorik ausloten. Weitere Interessenten sind erwünscht ! Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

14 VGF - GaP LEDs Grundlage: CiS Mikrosystem MORES Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005

15 VGF - GaP LEDs Kontakt Werkstoff-FORUM, Hannover Messe, 15. April 2005 CiS Institut für Mikrosensorik gGmbH Konrad-Zuse-Strasse 14 99099 Erfurt Dr. Dietmar Starke Tel. +49 361 663 1474 Fax: +49 361 663 1423 Email: dstarke@cismst.de Weitere Projektinformationen: www.vgfgapleds.sk