تضيء مصابيح LED عالمنا، وفي قلب كل مصباح LED عالي الأداء يكمنرقاقة فوقية—مكون أساسي يُحدد سطوع المنتج ولونه وكفاءته. بإتقان علم النمو الطبقي، يفتح المصنعون آفاقًا جديدة لحلول إضاءة موفرة للطاقة وفعالة من حيث التكلفة.
1. تقنيات نمو أكثر ذكاءً لتحقيق كفاءة أكبر
رغم فعالية عملية النمو التقليدية المكونة من خطوتين، إلا أنها تُحدّ من قابلية التوسع. تُنتج معظم المفاعلات التجارية ست رقائق فقط لكل دفعة. يتجه القطاع نحو:
- المفاعلات عالية السعةالتي تتعامل مع عدد أكبر من الرقائق، مما يؤدي إلى خفض التكاليف وتعزيز الإنتاجية.
- آلات رقاقة واحدة عالية الأتمتةلتحقيق الاتساق والقدرة على التكرار بشكل أفضل.
2. HVPE: طريق سريع للحصول على ركائز عالية الجودة
تُنتج تقنية ترسيب طور بخار الهيدريد (HVPE) طبقات سميكة من نيتريد الغاليوم بسرعة مع عيوب أقل، مما يجعلها مثالية كركائز لطرق نمو أخرى. يمكن لهذه الأغشية المستقلة من نيتريد الغاليوم أن تُنافس حتى رقائق نيتريد الغاليوم السائبة. لكن المشكلة تكمن في صعوبة التحكم في السُمك، كما أن المواد الكيميائية قد تُسبب تدهور المعدات بمرور الوقت.
3. النمو الجانبي: بلورات أكثر سلاسة، وإضاءة أفضل
من خلال تصميم الرقاقة بعناية باستخدام الأقنعة والنوافذ، يُوجِّه المُصنِّعون نمو نيتريد الغاليوم ليس فقط للأعلى، بل للجانب أيضًا. يُسدّ هذا "التكوين الطبقي الجانبي" الفجوات بعيوب أقل، مما يُنشئ بنية بلورية أكثر سلاسة لمصابيح LED عالية الكفاءة.
4. بينديو-إبيتاكسي: ترك البلورات تطفو
إليكم أمرًا مثيرًا للاهتمام: يُنمّي المهندسون نيتريد الغاليوم على أعمدة طويلة، ثم يتركونه "يمر" عبر الفراغ. هذا النمو العائم يُزيل الكثير من الضغط الناتج عن المواد غير المتطابقة، مما يُنتج طبقات بلورية أقوى وأنقى.
5. تفتيح طيف الأشعة فوق البنفسجية
تدفع المواد الجديدة ضوء LED إلى نطاق الأشعة فوق البنفسجية. ما أهمية هذا؟ يُمكن للأشعة فوق البنفسجية تنشيط الفوسفورات المتقدمة بكفاءة أعلى بكثير من الخيارات التقليدية، مما يفتح الباب أمام الجيل التالي من مصابيح LED البيضاء الأكثر سطوعًا وكفاءة في استهلاك الطاقة.
6. رقائق الآبار الكمومية المتعددة: اللون من الداخل
بدلاً من دمج مصابيح LED مختلفة لإنتاج ضوء أبيض، لمَ لا نجمعها كلها في رقاقة واحدة؟ تقوم رقائق الآبار الكمية المتعددة (MQW) بذلك تمامًا من خلال تضمين طبقات تُصدر أطوالًا موجية مختلفة، ما يمزج الضوء مباشرةً داخل الرقاقة. إنها فعّالة، ومدمجة، وأنيقة، على الرغم من تعقيد إنتاجها.
7. إعادة تدوير الضوء باستخدام الفوتونيات
أظهرت شركة سوميتومو وجامعة بوسطن أن تكديس مواد مثل ZnSe وAlInGaP على مصابيح LED زرقاء يُمكنه "إعادة تدوير" الفوتونات إلى طيف أبيض كامل. تعكس تقنية الطبقات الذكية هذه الدمجَ المثير بين علم المواد والفوتونيات في تصميم مصابيح LED الحديثة.
كيف يتم تصنيع رقائق LED الفوقية
من الركيزة إلى الشريحة، إليك رحلة مبسطة:
- مرحلة النمو:الركيزة ← التصميم ← المخزن المؤقت ← N-GaN ← MQW ← P-GaN ← التلدين ← التفتيش
- مرحلة التصنيع:التغطية ← الطباعة الحجرية ← النقش ← أقطاب N/P ← التقطيع ← الفرز
تضمن هذه العملية الدقيقة أن كل شريحة LED توفر الأداء الذي يمكنك الاعتماد عليه - سواء لإضاءة شاشتك أو مدينتك.
وقت النشر: ٨ يوليو ٢٠٢٥