Forschungsziel: Die »On-Chip AC-LED«

Elektronik-Redakteur Dr. Jens Würtenberg sprach am Rande der Taiwan Business Alliance Conference 2008 mit Dr. Yi-Jen Chan, Vice President & General Director EOL des ITRI.

Herr Dr. Chan, zu den Aufgaben des ITRI gehören nicht allein technische Entwicklungen, sondern auch deren Transfer und die Unterstützung des Aufbaus einer taiwanesischen Industrie. Welches Budget steht dem ITRI im Bereich LEDs zur Verfügung und wieviel davon geht in die Forschung?

Dr. Yi-Jen Chan: Das ITRI unterstützt die Industrie in Taiwan durch Technologie-Entwicklungen, die von dieser benötigt werden. Dafür stellt die taiwanesische Regierung dem ITRI ein jährliches Budget von 300 Mio. US-Dollar zur Verfügung. 3 Prozent des Budgets gehen in die LED-Entwicklung. Das gesamte Budget wird ausschließlich für Forschungszwecke verwendet.

Hier auf der Business Alliance Conference in Taiwan haben Sie eine UV-gepumpte weiße LED vorgestellt, bei der ein LED-Chip drei Schichten mit Rot, Grün und Blau zum Leuchten anregt. Was ist der Grund für den hohen Wirkungsgrad?

Es gibt zwei Gründe: Erstens haben die Phosphor-Verbindungen einen höheren Wirkungsgrad, wenn sie mit UV-Licht gepumpt werden. Darüber hinaus werden selbst kommerzielle UV-LEDs künftig einen hohen Wirkungsgrad erreichen, der sogar höher sein wird als der Wirkungsgrad der blauen LEDs.

Zweitens: Die Phosphor-Verbindungen strahlen das Licht isotrop ab, daher geht ein großer Anteil des Lichtes in Richtungen, die nicht gewünscht sind. Da das UV-Licht an dem Prozess der Farbmischung nicht beteiligt ist, gibt es mehr Möglichkeiten für die Entwicklung optischer Strukturen, die das sichtbare Licht dann aus Phosphor-Verbindungen abstrahlen.

Eines der Forschungsprojekte des ITRI ist ein LED-Projektionsmodul mit intensiv strahlenden dünnen GaN-LEDs. Was ist der Vorteil der dünnen Substrate und wie werden diese hergestellt?

Die dünnen GaN-LEDs sind gut geeignet für die Herstellung leistungsfähiger Chips, die mit hohen Strömen betrieben werden, weil diese gute thermische und elektrische Eigenschaften aufweisen. Diese werden mit Hilfe von zwei Prozessen hergestellt: »Wafer Bonding« und »Laser Lift-off«. Beim Bonding-Verfahren wird zunächst eine GaN-Schicht epitaktisch auf ein Saphir-Substrat aufgebracht und anschließend mit einem Substrat mit einer besseren elektrischen und thermischen Leitfähigkeit in Kontakt gebracht.

Das kann ein Silizium-Substrat sein. Nach dem Bonden der beiden Substrate wird die GaN-Schicht mit dem Licht eines KrF-Excimer-Lasers abgelöst. Ein zusätzlich zwischen der GaN-Schicht und dem Substrat aufgebrachte, hoch reflektierende Metallschicht trägt zum hohen Wirkungsgrad ebenso bei wie die dünne GaN-Schicht. Auf diese Weise lassen sich GaN-LEDs realisieren, die bessere thermische, elektrische und optische Eigenschaften aufweisen, als die auf Saphir-Substraten abgeschiedenen LED-Strukturen.