顯微鏡在戰略新興產業LED中的應用

LED（Light-Emitting Diode，縮寫LED）是發光二極管的簡稱，2009年下半年開始，LED市場出現大飛躍，作為高成長性的新興產業，預計到2015年，LED產業規模將突破5000億元，其中普通照明行業1600億元，大尺寸液晶電視背光行業1200億元，汽車照明行業200億元、普通照明行業1600億元，景觀、顯示等行業1000億元。

　　LED產業鏈條大致可以分為三個部分，分別是上游基片生長、外延片制造，中游的芯片封裝和下游的應用產品。在整個產業鏈中，最核心的部分在基片生長和外延片制造環節，二者技術含量比較高，占全行業近70%的產值和利潤。

　　LED產業發展趨勢當前，受國際、國內市場的影響，在“國家半導體照明工程”的推動下，我國的LED產業初步形成了包括LED上游的襯底材料、LED外延片的生產、LED芯片的制備、LED芯片的封裝以及LED產品應用在內的較為完整的產業鏈。

　　眾所周知半導體發光二極管具有高轉換效率、壽命長等優點，被認為是下一代光源并將會取代目前使用的傳統光源。然而就目前發光二極管的性能來看，要達到這一目的還有很多技術難點有待克服，需要在材料分析表征、器件分析技術等方面加大研究力度。在發光二極管器件的封裝結構以及芯片的結構、組分和界面狀況的分析技術中光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡、X射線能譜、二次離子質譜儀等設備成為器件的失效及結構分析，外延工藝的監控、改進和提高必不可少的分析工具。

　　下文將簡單介紹蔡司的光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡在LED生產中過程中的部分應用。

　　一、蔡司光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡在LED上游襯底材料中（藍寶石材料）的具體應用：

　　1、藍寶石襯底材料介紹

　　由于藍寶石的絕緣性好，介電損耗小，耐高溫，耐腐蝕。導熱性好，在機械強度足夠高。且能加工成平整的表面。透光波段寬。因此廣泛用于工業，國防，科研多個領域。同時也是一種用途廣泛的發光二極管的上好的襯底材料。在生成的發光二極管是最有前途成為高亮度發光二極管族類中藍寶石襯底基片所下一代日光燈光源的半導體發光器襯底材料。目前這些高亮度的發光二極管已經被廣泛地應用在廣告、交通燈、儀表燈；及手術燈等領域。隨著高亮度發光二極管應用的日益廣泛。

　　LED藍寶石(Sapphire)是一種氧化鋁的單晶，又稱剛玉。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、耐沖刷，可在接近2000℃高溫的惡劣條件下工作。根據研究表明，目前能應用于LED的襯底材料只有四種。藍寶石作為一種重要的技術晶體，目前已在LED行業形成了較為風尚和成熟的應用。

　2、應用

　　采用蔡司的偏光顯微鏡可以鑒定藍寶石晶體的異常雙折射現象。在特定情況下，借助錐光鏡，可以觀察晶體的干涉圖,確定晶體的軸性，用于觀察各個晶圓的方向是否統一，以此來判斷基片的好壞。

　　二、蔡司顯微鏡，掃描電鏡在LED外延片的生產、LED芯片的制備流程中的應用

　　1、LED外延片介紹

　　LED外延片生長的基本原理是：在一塊加熱至適當溫度的襯底基片(主要有藍寶石和、SiC、Si)上，氣態物質InGaAlP有控制的輸送到襯底表面，生長出特定單晶薄膜。目前LED外延片生長技術主要采用有機金屬化學氣相沉積方法（MOCVD）

　　2、LED芯片介紹

　　LED芯片也稱為LED發光芯片，是led燈的核