目前，藍寶石雖然穩(wěn)坐襯底材料的龍頭地位，但隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，競爭日趨激烈，基于藍寶石襯底的技術發(fā)展變緩，再加上其成本高昂、專利壁壘等問題，眾多專家與工程師開始尋求性價比更高的解決方案：不同的襯底材料。其中，硅襯底被業(yè)界寄予了很高的厚望，不少大廠也在躍躍欲試，但仍然鮮有實質(zhì)性的進展，并且在去年曾有媒體報道指出，硅襯底將“胎死腹中”。

“在中村的研究小組里面的工作經(jīng)歷和研究對于自己今后在產(chǎn)業(yè)界的工作非常有幫助，這些研究經(jīng)驗是實際的、工作中用得到的技術。”談到當初在中村研究小組的經(jīng)歷，陳振博士如是說。

離開中村的實驗室之后，陳振博士加入了美國一家LED公司，并在該公司制作了硅襯底上的原型LED器件。“當我們看到第一個原型器件亮度就達到了藍寶石的50%，我們判斷硅襯底這條技術路線是可行的。后來我了解到中國的晶能光電也在做硅襯底LED器件，且早在09年就已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。作為一名技術人員，我深刻地知道在硅襯底上長LED材料的困難，而中國卻誕生了這樣了不起的技術，并超前全球其他廠家，再加上對LED技術的一種追求，我加入了晶能。”

下一個被爭搶的技術

從目前襯底材料的使用來看，除了Cree采用碳化硅襯底、晶能采用硅襯底(Si)，世界上絕大多數(shù)的芯片制造商都采用藍寶石襯底。幾家國際大廠也在大力跟進硅襯底大功率LED芯片技術，如東芝購買了普瑞的技術后切入硅襯底，三星宣布明年的技術路線和產(chǎn)品是硅襯底的芯片。種種市場跡象和技術趨勢表明，硅襯底會是LED領域下一個被爭搶的技術。

談到硅襯底如何能在藍寶石襯底壟斷半壁江山的情況下另開辟出一片新天地，陳振博士非常熟稔地向記者介紹硅的優(yōu)勢。他表示，首先是襯底材料本身的優(yōu)勢。硅襯底材料具有低成本、大尺寸、可導電的特點。硅襯底比藍寶石更加適合于大尺寸外延。藍寶石襯底技術從2寸轉(zhuǎn)向6寸、8寸時技術壁壘非常高，生產(chǎn)成本不降反升。而硅襯底卻恰恰相反，可以在大尺寸上制作，從2寸到6寸，甚至更大尺寸，從而避免邊緣效應，大幅度提高良率。硅集成電路產(chǎn)業(yè)不斷提高襯底尺寸，從8寸到10寸，乃至12寸也是這個原因。另外，器件結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。硅襯底LED是垂直結(jié)構(gòu)，單面發(fā)光，可使硅襯底LED的光斑好，方向容易管控，電流擴散快，適合大電流驅(qū)動。良好的導熱性能可以使制造的LED器件的散熱更好。

對于小功率硅襯底LED芯片，封裝時可以少打一根金屬線，電極所占發(fā)光面積更小、可靠性更高，所以其在數(shù)碼、顯示領域等需要密集排列的小芯片市場具有比較大的優(yōu)勢，產(chǎn)品已經(jīng)進入大眾汽車等品牌，用于儀表盤的背光。

對于大功率硅襯底LED芯片，單面出光容易控制方向，做出的應用產(chǎn)品射程遠、光品質(zhì)好，極為適合需要高品質(zhì)出光的高端照明領域應用，在汽車大燈、手機閃光燈、電視背光、高端便攜式照明、高端室內(nèi)照明等大功率LED應用領域具有性能優(yōu)勢。由于硅襯底LED芯片采用剝離方法徹底消除了發(fā)光薄膜和襯底之間的應力，加之垂直結(jié)構(gòu)電流擴散快，單位面積承載電流的能力強，適用于大功率LED的應用。

緩解應力降低位錯密度

硅襯底和其他兩種襯底，碳化硅和藍寶石相比，最大的技術難點是晶格失配和熱失配。“但這也正是在硅襯底上制作GaNLED對一個技術人員的吸引力和魅力所在。”陳振博士笑著說。

硅和氮化鎵的晶格失配最大，是碳化硅的幾倍。大的晶格失配會導致氮化鎵材料中出現(xiàn)較高的位錯密度，也正是這個原因使得人們在很長一段時間內(nèi)認為硅襯底是一條走不通的技術路線。

另外，硅襯底和氮化鎵之間有很大的熱失配，這個問題導致在高溫生長時兩者達到一定的匹配，可是降到室溫后，由于兩者的熱膨脹系數(shù)差異很大，會導致龜裂等問題的產(chǎn)生。