Газета "Наш Мир" br>
Целый ряд компаний заявляет о внедрении процесса выращивания светодиодов на кремниевых подложках вместо сапфировых с особо низким количеством ростовых дефектов (дислокаций).
По оценкам, это может снизить стоимость светодиодов на 75%.
На смену дорогим сапфировым подложкам, используемым при газофазной
эпитаксии, может прийти кремний. Проблема с этим материалом была в том,
что после осаждения нитридов галлия на подложку они могут потрескаться
при охлаждении, поскольку коэффициент термического расширения у нитридов
галлия и кремния разный. Чтобы бороться с этим, калифорнийский
стартап Bridgelux разработал в прошлом году технологию, не позволяющую
нитриду галлия свободно расширяться со скоростями больше, чем у кремния.
Тогда было заявлено об эффективности получаемых таким образом
светодиодов в 1,5 мм диаметром в 135 люмен на ватт мощности (при
напряжении 2,9 В и силе тока в 350 мА) при цветовой температуре в 4 730
К. Впрочем, вскоре выяснилось, что и у Bridgelux пока не получается
поточно производить такие светодиоды в силу необходимости серьёзно
проработать новый производственный процесс...
А теперь небезызвестная каждому автолюбителю OSRAM («дочка» Siemens)
заявила, что в ближайшие пару лет начинает производство диодов на
аналогичных технологиях. КПД новых диодов немецкого производителя
достигло 58% при 127 люменах на ватт мощности, что весьма близко к
лучшим образцам на сапфировой подложке. Светодиод белый (то есть
использует люминесцент), выращивается на 15-сантиметровой подложке, что
пока недостижимо для массовых сапфировых подложек. Напомним: чем больше
площадь подложки, тем больше светодиодов можно получить за один цикл
эпитаксии. Чтобы решить проблему разного теплового расширения нитрида
галлия и кремния, немцы выращивают дополнительную плёнку из алюминия и
нитрида галлия вокруг нитрида галлия, на базе которого делается
светодиод, что позволяет снизить колебания линейных размеров в период
охлаждения.
Кроме OSRAM, о намерении начать производство светодиодов на новой
основе заявили китайская Lattice Power, Toshiba (за счёт объединения
усилий с упомянутой выше Bridgelux) и британская Plessey Semiconductors,
которая обещает сделать это в конце текущего года. Технологии последней
компании, кстати, были разработаны при тесном сотрудничестве
с Кембриджским университетом — точнее, со специализированной фирмой при
нём под названием CamGaN. Впрочем, поправимся: Lattice Power уже заявила
о переходе на новую технологию, но безуспешность наших попыток найти у
неё лампы такого типа не позволяет уверенно подтвердить это известие. О
намерении освоить новый техпроцесс говорят также Philips и Samsung, но
подробностей по ним пока мало.
Что это значит на практике? Нам обещают, что светодиодный аналог 75-ваттной лампы будет стоить не 40 долл., а 5 долл. (данные
Bridgelux). Хотя такие оценки кажутся другим участникам рынка
преувеличенными (консенсус находится в районе 75-процентного падения цен
при массовом производстве), нечего и говорить, что при реализации даже
столь умеренных обещаний цена светодиодных ламп сравняется с
люминесцентными, примерно вдвое уступающими им по КПД и в несколько раз —
по длительности работы. После этого отпадёт нужда даже в плохо
продуманных законах об ограничении продаж ламп накаливания, кои станут
значительно дороже светодиодных применительно к часу рабочего ресурса.
Кстати, это тот редкий случай, когда новость о высокотехнологичном
производстве может затронуть интересы отечественного производителя.
Напомним: российская компания «Оптоган», ориентированная в основном на
внутренний рынок, пока не имеет готовых к производству образцов
светодиодов со сходными ценовыми характеристиками и отдачей в районе 130 люмен на ватт.
Хотя её руководство полагает, что используемые ею технологии —
коммерческая тайна, ни для кого не секрет, что подложки применяются
сапфировые. А это значит, что в ближайшие годы «Оптоган» будет вынужден
экстренно перестраивать производство.
Думаете, кремниевый подход к замене сапфировой подложки — единственно
возможный? Как заявляет калифорнийский стартап Soraa, он использует
галлий-нитридные субстраты подложек для выращивания на них
галлий-нитридов, что позволяет получать практически бездефектные
светодиоды. Да, выходит существенно дороже, чем с кремнием, но, по
словами представителей компании, и яркость у новых светодиодов в десять
раз выше, что перекрывает рост расходов на подложку. Правда, шансы
сторонников кремния кажутся выше просто потому, что технология давно
отработана, да и мощностей такого рода по всему миру очень много.
|