해피레포트 - [재료공학, 설계입문] 고효율, 저비용 청색 LED 제작설계

카테고리 : 레포트 > 공학,기술계열 파일이름 :설계입문최종레포트.hwp 문서분량 : 23 page 등록인 : 1goodday1 문서뷰어 : 한글뷰어프로그램 등록/수정일 : 08.06.20 / 08.06.20 구매평가 : 다운로드수 : 7 판매가격 : 2,800 원

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보고서설명
재료, 신소재 - LED의 시장경향, 기술 동향, 원리, 구조, 새로운 제작 설계 한 학기동안 한 내용의 마지막 보고서입니다. A+ 받았습니다.

본문일부/목차
초 록 Ⅰ 서 론 1 Ⅱ 본 론 2 1. LED 2 1) LED 구조와 원리 2 2) LED 장점 3 3) LED 단점 4 2. LED 기술 동향 4 1) 기 판 4 2) 에피탁시(Epitaxy) 5 3) 패키징(Packaging) 6 3. LED 시장 전망 7 1) LED 세계 시장 동향 7 2) LED 국내 시장 동향 7 3) 향후 시장전망 12 4. 에피탁시 선정이유 13 5. 재료 설계 13 1) 기판 재료 선정 : GaN 13 2) 활성층 재료 선정 : InGaN 13 6. 공정 / 구조설계 13 1) 에피택시얼 공정 기술 13 2) 혼합 소스 HVPE 방법 선택 이유 16 3) InGaN의 In 조성 조절 17 4) 기판 구조 18 5) GaN 기판 성장시 변수에 따른 최적 조건(온도, HCl유량) 20 6) LED 구조 21 Ⅲ 결론 및 고찰 22 참고문헌 23 그 림 목 차 <그림1-1> 발광다이오드의 원리 <그림1-2> 발광 다이오드의 원리 <그림2-1> Ammonothermal 방법에 의한 GaN 결정성장 <그림2-2> 패키징 형태 (램프, SMD) <그림3-1> 자동차 LED <그림6-1> HVPE의 개략도 <그림6-2> (Ga+In) 혼합소스 합성 개략도 <그림6-3> 3족 질화물 반도체의 격자상수에 따른 에너지 밴드갭 <그림6-4> GaN기판 성장 과정 <그림6-5> Porous GaN layer <그림6-6> Void in Porous GaN layer <그림6-7> HVPE법으로 온도에 따라 성장된 GaN층의 두께 <그림6-8> HCl유량에 따른 PL peak 과 FWHM의 길이(성장온도 : 1050˚c) <그림6-9> LED 소자 구조 표 목 차 <표2-1> 각종 LED 기판의 특성 <표2-2> LED의 대표적인 재료, 파장 및 성장방법 <표3-1> 고휘도 LED 시장 전망 <표3-2> LED 전광판 국내 시장 규모 <표3-3> 휴대폰용 LED 시장 추정 <표3-4> LCD패널에서 대형화에 따른 BLU의 가격 비율 증가 <표3-5> 32인치 기준 CCFL vs LED 백라이트 가격 변화 예상 추이 <표3-6> 국내 LED 시장 규모 변화 추이(도표) <표3-7> 국내 LED 시장 규모 변화 추이(막대그래프) <표6-1> 에피성장 기술에 따른 방법과 특징 초 록 새로운 영상정보를 전달매체로 부각되고 있는 LED는 최근에 고휘도 청색 LED를 개발함에 따라 White LED를 구현할 수 있게 되었다. 이는 고부가가치 상품으로 차세대 조명기구의 대체와 디지털 단말기의 백라이트로 주로 사용되며 미래시장의 수요는 폭발적으로 늘어날 전망이다. .LED시장에 최근 10여년 사이에 Ⅲ족 질화물 화합물 반도체가 전 세계적으로 주목을 받고 있다. 그 중 GaN은 상온에서 직접 천이형 반도체 물질로서 여러 가지 가시광선의 빛을 발광하는 LED를 제작할 수 있어 RGB full color display에 사용된다. LED, 반도체 소자의 가장 핵심이 되는 활성층(active layer)의 대부분은 에피 성장 기술에 의해 만들어 지고, Epitaxy 기술의 개발은 그 동안 제약이 많았던 기판의 선택, 그리고 가격, 효율 측면을 더욱 개선시키고 더 좋은 발광 소자를 얻을 수 있게 해 주었다. 이와 같은 이유 때문에 LED 소자제작에 Epitaxy 방법을 이용한 GaN을 기판의 재료로 선정하게 되었다. 활성층 재료로써 자외선 영역에서부터 UV영역에 걸치는 넓은 파장 영역을 가지고 광소자나 전자소자의 활성층으로 많이 사용되고 있는 InGaN를 선택하였다. Epitaxial growth를 위해 액상성장방법(LPE)을 응용한 혼합소스(mixed source) HVPE 방법을 사용하였다. 혼합소스 HVPE방법에서는 반응관 내에 3족 원료 금속인 Ga과 In이 혼합된 (Ga+In) 소스와 기판을 배치한다. 이 때, 원료로 (Ga+In) 혼합물을 사용함으로써 소스의 온도 조절이 용이해지고 성장되는 InGaN 결정의 In과 Ga의 조성비를 간단하게 조절할 수 있다. 이러하여 간단한 반응기 구조와 control unit에 의한 생산 장비의 단가가 낮추고 빠른 성장률에 의한 고속 성장 및 후막 성장도 가능하게 하였다. 우리 설계에서는 GaN 기판 성장을 위해 혼합소스 HVPE 장치를 이용하여 사파이어 기판 위에 GaN결정을 1200℃ 온도 조건에 성장하였으며 HCl 유량을 150sccm 으로 하여 성장시켰다. 또한 균일한 InGaN결정과 mirror-like한 표면을 얻기 위해 In 조성을 0.33, 소스영역온도 900℃, 성장영역온도 990℃로 선택하여 성장시켰다. GaN 기판 성장 순서는 사파이어 기판(starting substrate)위에 N캐리어가스, GaCl가스, NH가스를 흘려보내줌으로써 사파이어 위에 GaN 성장시키고, HCl 50~150sccm, NH가스 500~1500sccm를 투입하여 다공성 GaN을 형성시킨다. 다공성 GaN 층 위에 GaCl, NH 가스를 공급하여 후막 GaN을 성장시키고, 자연냉각(self seperation)에 의해 사파이어기판으로부터 GaN 기판이 분리된다. 분리된 GaN 기판은 프리스탠딩 GaN 기판으로서 반도체 소자의 제조에 사용한다. 후에 GaN 기판을 Polishing 처리한다. 이러한 혼합소스 HVPE법을 사용하여 다공성 GaN 에피 성장을 시킴으로써 고효율의 경제적인 LED 소자를 제작할 수 있다.

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