對于標準管芯（200-350μm2），日本日亞公司報道的最高研究水平，紫光（400 nm）22 mW，其外量子效率為35.5%，藍光(460 nm) 18.8 mW，其外量子效率為34.9%。美國Cree公司可以提供功率大于15 mW 的藍色發(fā)光芯片(455～475 nm)和最大功率為21 mW的紫光發(fā)光芯片（395～410 nm），8 mW 綠光（505～525 nm）發(fā)光芯片。臺灣現(xiàn)在可以向市場提供6 mW左右的藍光和4 mW左右的紫光芯片，其實驗室水平可以達到藍光10 mW和紫光7～8 mW的水平。國內的公司可以向市場提供3～4mW的藍光芯片，研究單位的水平為藍光6 mW左右，綠光1～2 mW，紫光1～2 mW。 IWk4&yHUAu  
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　　隨著外延生長技術和多量子阱結構的發(fā)展，超高亮度發(fā)光二極管的內量子效率己有了非常大的改善，如波長625 nm AlGaInP基超高亮度發(fā)光二極管的內量子效率可達到100%，已接近極限。 2Zm0qJ  
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　　AlGaInN基材料內存在的晶格和熱失配所致的缺陷、應力和電場等使得AlGaInN基超高亮度發(fā)光二極管的內量子效率比較低，但也在35～50%之間，半導體材料本身的光電轉換效率己遠高過其它發(fā)光光源，因此提高芯片的外量子效率是提高發(fā)光效率的關鍵。這在很大程度上要求設計新的芯片結構來改善芯片出光效率，進而達到提升發(fā)光效率(或外量子效率)的目的，大功率芯片技術也就專注于如何提升出光效率來提升芯片的發(fā)光效率，主要技術途徑和發(fā)展狀況闡述如下： *=) cQeJ  
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1）改變芯片外形的技術 md+nj{Ib  
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　　當發(fā)射點處于球的中心處時，球形芯片可以獲得最佳的出光效率。改變芯片幾何形狀來提升出光效率的想法早在60年代就用于二極管芯片，但由于成本原因一直無法實用。在實際應用中，往往是制作特殊形狀的芯片來提高側向出光的利用效率，也可以在發(fā)光區(qū)底部(正面出光)或者外延層材料(背面出光)進行特殊的幾何規(guī)格設計，并在適當?shù)膮^(qū)域涂覆高防反射層薄膜，來提高芯片的側向出光利用率。 V#v`(j%  
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　　1999年HP公司開發(fā)了倒金字塔形AlInGaP芯片并達到商用的目標，TIP結構減少了光在晶體內傳輸距離、減少了內反射和吸收（有源區(qū)吸收和自由截流子吸收等）引起的光損耗、芯片特性大幅度改善，發(fā)光效率達100流明/瓦（100 mA，610 nm），外量子效率更達到55%（650 nm），而面朝下的倒裝結構使P-N結更接近熱沉，改善了散熱特性，提高了芯片壽命。 3N8t`N  
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2）鍵合技術 j*d yp  
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　　AlGaInP和AlGaInN基二極管外延片所用的襯底分別為GaAs和藍寶石，它們的導熱性能都較差。為了更有效的散熱和降低結溫，可通過減薄襯底或去掉原來用于生長外延層的襯底，然后將外延層鍵合轉移倒導電和導熱性能良好熱導率大的襯底上，如銅、鋁、金錫合金、氮化鋁等。鍵合可用合金焊料如AuSn、PbSn、In等來完成。Si的熱導率比GaAs和藍寶石都好，而且易于加工，價格便宜，是功率型芯片的首選材料。 o5d%w-'  
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　　2001年，Cree推出的新一代XBTM系列背面出光的功率型芯片，其尺寸為0.9mm x 0.9mm，頂部引線鍵合墊處于中央位置，采用"米"字形電極使注入電流能夠較為均勻的擴展，底部采用AuSn合金將芯片倒裝焊接在管殼底盤上，具有較低的熱阻，工作電流400 mA時，波長405和470 nm的輸出光功率分別為250 mW和150 mW。 P)"noG_'i  

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3）倒裝芯片技術 2{D{sa  
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　　AlGaInN基二極管外延片一般是生長在絕緣的藍寶石襯底上，歐姆接觸的P電極和N電極只能制備在外延表面的同一側，正面射出的光部分將被接觸電極所吸收和鍵合引線遮擋。造成光吸收更主要的因素是P型GaN層電導率較低，為滿足電流擴展的要求，覆蓋于外延層表面大部分的半透明NiAu歐姆接觸層的厚度應大于5-10 nm，但是要使光吸收最小，則NiAu歐姆接觸層的厚度必須非常薄，這樣在透光率和擴展電阻率二者之間則要給以適當?shù)恼壑裕�折衷設計的結果必定使其功率轉換的提高受到了限制。 Yy5h"r  
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　　倒裝芯片技術可增大輸出功率、降低熱阻，使發(fā)光的pn結靠近熱沉，提高器件可靠性。2001年Lumileds報道了倒裝焊技術在大功率AlInGaN基芯片上的應用，避免了電極焊點和引線對出光效率的影響，改善了電流擴散性和散熱性，背反射膜的制備將傳向下方的光反射回出光的藍寶石一方，進一步提升出光效率，外量子效率達21%，功率換效率達20%（200 mA，435 nm），最大功率達到400 mW（驅動電流1A，435 nm，芯片尺寸1mm x 1mm），其總體發(fā)光效率比正裝增加1.6倍。 (XVw"m/ye  
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4）全方位反射膜 Y21g{$~Q{  
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　　除在鍵合界面制備金屬基反射層外，也可以通過外延技術生長具DBR層的AlInGaP和AlInGaN基芯片，但由于DBR反射率隨著入射角的增加迅速減少，以全方位平均仍有較高的光損耗，反射膜效率不高。 uOKCAqYa  
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　　金屬基全方位反射膜可應用于正裝芯片也可應用于倒裝芯片。金屬基全方位反射膜可有效提升出光效率，但必須解決如何制備低阻歐姆接觸，高的全方位反射率，和在后續(xù)工藝過程中反射膜不會被損害而失去低阻高反射的特性等。 R
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5）金屬鍵合剝離技術 1Vsz4P"O $  
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　　美國惠普公司結合鍵合技術最早采用大襯底剝離技術將GaAs襯底與外延層剝離，然后將外延層粘接在透明的GaP襯底上制備AlInGaP基芯片，此項技術可以提高近2倍的發(fā)光效率。
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　　1996年報道了用激光技術將2英寸HVPE GaN與藍寶石剝離， 用Si(或金屬)襯底取代藍寶石襯底的AIGaInN功率型芯片主要由三個關鍵工藝步驟完成：①在外延表面淀積鍵合金屬層如Pd 100 nm，以及在鍵合底板上如Si底板表面淀積一層1000 nm的銦；②將外延片低溫鍵合到底板上；③用KrF脈沖準分子激光器照射藍寶石底面，使藍寶石和GaN界面的GaN產生熱分解，再通過加熱(40度)使藍寶石脫離GaN。 YD<:,|H  
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　　2003年2月，德國OSRAM公司用激光技術將藍寶石去除，使芯片的出光效率提至75%，是傳統(tǒng)芯片的3倍。采用將芯片鍵合到Cu片上再激光剝離藍寶石襯底，可使散熱能力提高4倍，發(fā)光功率也提升4倍。 vGvf<ra;H  
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6）表面粗糙化 dW)B1iUo!  
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　　表面粗糙化主要是將那些滿足全反射定律的光改變方向，繼而在另一表面或反射回原表面時不被全反射而透過界面，并能起防反射的功能。表面粗糙通過散射光的方向減少內反射，但同時又不能損傷材料的電光特性。透射率的增加被認為是表面粗糙化的主要功能，優(yōu)化的表面粗糙（430nm球狀起伏表面）可使出光效率可以達到54%。 Wfu(*  
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