日本電信電話(NTT)宣佈，開發出了可將LED等使用的氮化鉀類半導體薄膜元件從藍寶石基板上輕鬆剝離下來的工藝。採用該技術能夠以低成本製造厚度為2微米的薄型氮化鎵類半導體薄膜元件。有望擴大氮化鎵類半導體薄膜材料的應用範圍，比如可視光透過後只高效吸收紫外線的太陽能電池，以及厚度為200微米的薄型LED等。另外，通過增大可剝離的薄膜元件的面積，還有望在大面積的薄膜元件上層疊其他材料形成具有新功能的薄膜元件等用途。

據NTT介紹，在藍寶石基板上層疊、加工氮化鎵類半導體薄膜元件，用來製造器件時，基板的厚度必須要達到0.5毫米左右。因此，全世界都在研究如何在加工後將薄膜元件從基板上完整剝離下來，並粘貼到其他基板上的技術。NTT的物性科學基礎研究所著眼於與石墨具 有相同層狀結晶結構的氮化硼展開研究，開發出了MeTRe法(Mec hanical Transfer using a Release layer)。MeTRe法可以完好保持剝離後的結晶面，因此可省去以前提出的轉印方法所必需的、在剝離後削平表面的工序。而且，使用MeTRe法剝離也 不需要大型設備及化學藥劑，有望大幅削減製造時間及製造成本。開發要點有以下兩項：

高品質層疊層狀氮化硼薄膜

MeTRe法在基板上層疊具有層狀結晶結構的高品質氮化硼薄膜，並在上面再層疊高品質薄膜元件。在這樣的構造中，氮化硼薄膜在生長用基板與薄膜元件之間起著像郵票齒孔一樣的作用，可輕鬆剝離並粘貼到其他基板上。據NTT介紹，此次通過找到最佳成膜條件，實現了結晶方向統一的高品質氮化硼薄膜的層疊。

在層狀氮化硼薄膜上高品質層疊氮化鎵薄膜元件

此次的開發的技術首先在層狀氮化硼薄膜上層疊晶體構造不同的氮化鋁鎵或氮化鋁作為緩衝層，然後再層疊氮化鎵薄膜元件。在層狀氮化硼薄膜上 直接層疊具有纖鋅礦結構的氮化鎵的話，由於晶體構造不同，因此難度很大。而含鋁的AlxGa1-xN及氮化鋁與襯底基板具有良好的浸潤性，被廣泛用於層 疊在晶體結構不同的基板上。通過將這類物質用作層狀氮化硼薄膜與氮化鎵之間的緩衝層，不管晶體結構是否不同，均可層疊形成高品質的薄膜元件。


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一、藍寶石長晶爐鎢坩堝簡介

藍寶石長晶爐鎢坩堝是金屬鎢製品之一，主要分為燒結成型（應用到粉末冶金技術）、衝壓成型、旋壓型。利用鎢棒車削加工成型（一般尺寸比較小），焊接成型多種，採用純鎢板，鎢片和純鎢棒經相應的工藝加工而成。藍寶石長晶爐鎢坩堝可以在2600度以下的真空惰性氣體中使用。鎢的熔點沸點高，高溫強度好，抗磨耐腐蝕，熱傳導率大，熱膨 脹係數小，淬透性好。鎢坩堝被廣泛應用於稀土冶煉，石英玻璃，電子噴塗，晶體生長等行業。

鎢的熔點、沸點高，高溫強度好，抗摩耐腐蝕，熱傳導率大，熱膨脹係數小，淬透性好，得益於如此優良的特性，鎢坩堝廣泛應用於稀土冶煉，石英玻璃，電子噴塗，晶體生長等行業。

二、藍寶石長晶爐鎢坩堝物理化學性能

1、純度：W≥99.95%；

2、密度：≥18.5g/cm3；
 
3、最高應用溫度環境：2400℃。

三、藍寶石長晶爐鎢坩堝用途

由於鎢的熔點高達3410℃，因此鎢坩堝被廣泛應用於藍寶石單晶生長爐、石英玻璃熔煉爐、稀土冶煉爐等工業爐內的核心容器，其使用的工作溫度環境一般在 2000℃以上。特別對於藍寶石單晶生長爐來說，具有高純度、高密度、無內裂紋、尺寸精准、內外壁光潔、等特徵的鎢坩堝對藍寶石晶體生長過程中的種晶成功率、拉晶品質控制、脫晶粘鍋以及使用壽命起到了關鍵性的作用。


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藍寶石(Sapphire)是一種氧化鋁(Al2O3)的單晶，光學穿透帶很寬，從近紫外光(190nm)到中紅外線都具有很好的透光性。藍寶石晶體具有優異的光學性能、機械性能和化學穩定性，強度高、硬度大、耐腐蝕，可在接近2000℃高溫的惡劣條件下工作，因而被廣泛的應用於紅外軍事裝置、衛星空間技術、高強度鐳射的窗口材料。其獨特的晶格結構、優異的力學性能、良好的熱學性能使藍寶石晶體成為實際應用的半導體GaN/Al2O3發光二極體(LED)，大規模積體電路SOI和SOS及超導納米結構薄膜等最為理想的襯底材料。隨著近年來LED TV、LED Monitor、LED NB、LED Phone及LED照明市場的持續高速增長，強勁推動了用於製作LED基材的藍寶石市場的需求擴張。

由於鎢鉬具有耐高溫、低污染等特性，被廣泛用來做藍寶石長晶爐的熱場部件，包括鎢坩堝/鉬坩堝、發熱體、鎢筒、隔熱屏、支撐、底座、籽晶杆、坩堝蓋等。發熱體採用鳥籠結構鎢發熱體或者鎢網發熱體，有利於提供均勻穩定的溫場。


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在這裏提出了改進的氮化鎵發光二極體（ 氮化鎵基LED ）的效率有新的雙面圖案化藍寶石基板的方法。 基LED的光提取效率通過使用光線追蹤模擬的分析。使用圖案化藍寶石襯底LED的各種形狀，深度，尺寸和間距的提取效率進行了模擬。通過對各種因素的最優構圖，提取效率高，實現了和隨後改進。通過使用一般COMSOL傳熱模組的熱的LED的特性進行了分析。圖案化藍寶石基板上的LED是用納米壓印光刻製造。我們發現，在雙面圖案的LED的輸出功率比平坦的LED的更大的52％。雙側面圖案化LED的熱阻為9.5 K / W小於該發現為平坦的LED。

隨著照明行業的不斷進步，發光二極體（LED ）的市場份額正在增加爆發。這一增長的最大原因是， LED燈更節能，並具有更長的使用壽命與傳統光源相比。滿量程LED應用的時代已經到來為藍色和白色的氮化鎵（GaN ）基半導體LED的商業化。這些LED提供了一個半導體的處理速度快，耗電量低的優點。因此，他們已經接受了入國家戰略產品，綠色增長。藍色氮化鎵LED在90年代中期的發展，使全彩色LED已成為一個共同的特點在我們的日常生活中顯示。高亮度LED市場規模不斷擴大過快來衡量，努力擴大晶片，提高其發光效率，其散熱技術的支援增強正在積極進行中。然而， LED具有其自己的問題。最大的問題是， LED燈的價格比傳統照明的20倍更加昂貴，這是他們在家庭和辦公室使用的一個大包袱。為了開發低成本，高亮度LED照明，就發光效率提高和散熱系統的發展需要更多研究。


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