LED半导体照明的发展与应用
者按：半导体技术在上个世纪下半叶引发的一场微电子革命，催生了微电子工业和高科技ＩＴ产业，改变了整个世界的面貌。今天，化合物半导体技术的迅猛发展和不断突破，正孕育着一场新的革命——照明革命。新一代照明光源半导体ＬＥＤ，以传统光源所没有的优点引发了照明产业技术和应用的革命。半导体ＬＥＤ固态光源替代传统照明光源是大势所趋。１、ＬＥＤ半导体照明的机遇
（１）全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。作为能源消耗大户的照明领域，必须寻找可以替代传统光源的新一代节能环保的绿色光源。
（２）半导体ＬＥＤ是当今世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。
其具有如下优点：
①高效低耗，节能环保；
②低压驱动，响应速度快安全性高；
③固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合；
④可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合；
⑤直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼视力；
⑥使用寿命长。
（３）现阶段ＬＥＤ的发光效率偏低和光通量成本偏高是制约其大规模进入照明领域的两大瓶颈。目前ＬＥＤ的应用领域主要集中在信号指示、智能显示、汽车灯具、景观照明和特殊照明领域等。但是，化合物半导体技术的迅猛发展和关键技术的即将突破，使今天成为大力发展半导体照明产业的最佳时机。２００３年我国人均ＧＤＰ首次突破１０００美元大关，经济实力得到了进一步的增强，市场上已经初步具备了接受较高光通量成本（初始成本）光
源的能力。在未来的１０～２０年内，用半导体ＬＥＤ作为光源的固态照明灯，将逐渐取代传统的照明灯。
（４）各国政府予以高度重视，相继推出半导体照明计划，已形成世界性的半导体照明技术合围突破的态势。
①美国：“下一代照明计划”时间是２０００～２０１０年投资５亿美元。美国半导体照明发展蓝图如表１所示；
②日本：“２１世纪的照明计划”，将耗费６０亿日元推行半导体照明目标是在２００６年用白光ＬＥＤ替代５０％的传统照明；
③欧盟：“彩虹计划”已在２０００年７月启动通过欧共体的资助推广应用白光ＬＥＤ照明；
④中国：２００３年６月１７日，由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。从协调领导小组成立之日到２００５年年底之前，将是半导体照明工程项目的紧急启动期。从２００６年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大项目进行推动；
（５）我国
的半导体ＬＥＤ产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国，只要政府和业界协调整合好，发展半导体ＬＥＤ照明产业是大有可为的；
２ＬＥＤ的发展历程（如图１所示）
２．１ＬＥＤ技术突破的历程
（１）１９６２年，ＧＥ、Ｍｏｎｓａｎｔｏ、ＩＢＭ的联合实验室开发出发红光的磷砷化镓（ＧａＡｓＰ）半导体化合物，从此可见光发光二极管步入商业化发展进程；
（２）１９６５年，全球第一款商用化发光二极管诞生，它是用锗材料制成的可发出红外光的ＬＥＤ，当时的单价约为４５美元。其后不久，Ｍｏｎｓａｎｔｏ和惠普公司推出了用ＧａＡｓＰ材料制作的商用化红色ＬＥＤ。这种ＬＥＤ的效率大约为０．１ｌｍ／Ｗ，比一般的６０～１００Ｗ白炽灯的（１５ｌｍ／Ｗ）要低上１００多倍；
（３）１９６８年，ＬＥＤ的研发取得了突破性进展，利用氮掺杂工艺使ＧａＡｓＰ器件的效率达到了１ｌｍ／Ｗ，并且能够发出红光、橙光和黄色光；
（４）１９７１年，业界又推出了具有相同效率的ＧａＰ绿色芯片ＬＥＤ；
（５）到２０世纪７０年代，由于ＬＥＤ器件在家庭与办公设备中的大量应用，ＬＥＤ的价格直线下跌。事实上，ＬＥＤ在那个时代主打的是数字与文字显示技术领域；
（６）２０世纪８０年代早期的重大技术突破是开发出了ＡｌＧａＡｓＬＥＤ，它能以１０ｌｍ／Ｗ的发光效率发出红光。这一技术进步使ＬＥＤ能够应用于室外信息发布以及汽车高位刹车灯（ＣＨＭＳＬ）设备；
（７）１９９０年，业界又开发出了能够提供相当于最好的红色器件性能的ＡｌＩｎＧａＰ技术，这比当时标准的ＧａＡｓＰ器件性能要高出１０倍；
（８）今天，效率最高的ＬＥＤ是用透明衬底ＡｌＩｎＧａＰ材料做的。在１９９１～２００１年期间，材料技术、芯片尺寸和外形方面的进一步发展使商用化ＬＥＤ的光通量提高了将近３０倍；
（９）１９９４年，日本科学家中村修二在ＧａＮ基片上研制出了第一只蓝色光二极管，由此引发了对ＧａＮ基ＬＥＤ研究和开发的热潮；
（１０）２０世纪９０年代后期，研制出通过蓝光激发ＹＡＧ荧光粉产生白光的ＬＥＤ，但色泽不均匀，使用寿命短，价格高。近年来随着技术的不断进步，白光ＬＥＤ的发展相当迅速，其发光效率已经达到３０ｌｍ／Ｗ，实验室研究成果可以达到６０ｌｍ／Ｗ，大大超过白炽灯，并向荧光灯逼近；
２．２ＬＥＤ封装形式的发展历程（如图２所示）
２．３ＬＥＤ应用的发展历程
从其应用发展来看，ＬＥＤ产业的发展历程依次可分为以下几个阶段：
①指示应用阶段；
②信号、显示应用阶段；
③照明应用阶段。
３ＬＥＤ在照明领域的应用
（１）信号指示：所有电子设备的功能指示、交通信号灯等（如图３所示）；
（２）显示应用：指示牌、广告牌、大屏幕显示等（如图４所示）；
（３）照明应用；
①手电筒、头灯、矿灯、潜水灯等；
②汽车用灯：高位刹车灯、刹车灯、转向灯、倒车灯、侧灯、雾灯、车内照明灯、前灯等（如表２所示）；
③特殊照明：太阳能庭院灯、太阳能路灯、太阳能航标灯、小夜灯、台灯、射灯、室内装饰灯、洗墙灯、橱窗灯、画灯、景观灯、护拦灯、地埋灯、地砖灯、水底灯等（如图５、图６所示）；
④背光照明：普通电子设备功能显示背光源、笔记本电脑背光源、大尺寸ＬＣＤ显示器背光源等；
⑤投影光源：投影仪用ＲＧＢ光源；
⑥普通照明。
３．２ＬＥＤ在照明应用中应注意的问题
3.2.1 正确选用合适的LED
（１）ＬＥＤ性能与可靠性的考虑；
（２）实际使用环境与条件的考虑；
（３）成本的考虑。
3.2.2 尊重LED的特点，合理地使用LED
（１）ＬＥＤ额定工作条件的考虑；
（２）ＬＥＤ驱动电路的设计和电源的选用；
（３）ＬＥＤ散热结构的设计与照明系统的热量管理；
（４）照明系统的二次光学设计；
（５）照明系统的可靠性设计；
（６）ＬＥＤ的防静电、抗辐射要求的考虑；
（７）防止ＬＥＤ在实际应用加工中的损伤；
（８）ＬＥＤ的贮存和防护条件的考虑。
3.2.3 与LED制造厂商保持良好的信息沟通和互动配合，共同找出LED在照明领域的最佳应用解决方案
（１）应用端尽可能地将设计要求与期望详细地向制造厂商描述，以便ＬＥＤ制造厂商提供专业的意见，正确地选用合适的ＬＥＤ；
（２）应用端及时地将ＬＥＤ在使用过程中发生的问题反馈给制造厂商，以便制造厂商进一步改善ＬＥＤ的性能与品质，提出更好的解决方案；
（３）ＬＥＤ制造厂商应主动配合用户的要求，提出最佳应用解决方案。同时用心指导用户合理地使用ＬＥＤ，提高ＬＥＤ的应用可靠性，使ＬＥＤ的性能得到最大限度的发挥。４、挑战与展望
４．１ＬＥＤ半导体照明面临的挑战
4.1.1、LED光源
（１）更高的发光效率——真正体现ＬＥＤ节能的优点；３０ｌｍ／Ｗ——６０ｌｍ／Ｗ——１００ｌｍ／Ｗ——２００ｌｍ／Ｗ
（２）更大的输入功率——适应普通照明的要求；１Ｗ——３Ｗ——５Ｗ——８Ｗ——１０Ｗ
（３）更低的热阻——降低ＬＥＤ本身的发热量；２０℃／Ｗ——１５℃／Ｗ——１０℃／Ｗ——＜５℃／Ｗ
（４）更高的温度承受能力——抵抗高温对ＬＥＤ性能的影响；
（５）更高的单灯光通量——更快进入实际照明应用；３０ｌｍ——１５０ｌｍ——２００ｌｍ——１０００ｌｍ——１５００ｌｍ
（６）更高的显色指数——接近传统光源的显色性：７５——＞８０——９５
（７）更长的寿命——真正体现ＬＥＤ的优点：５ＫＨｒｓ——２０ＫＨｒｓ——５０ＫＨｒｓ——１００ＫＨｒｓ
（８）更理想的光学结构——配合照明应用的光学设计；
（９）更低的售价——ＬＥＤ要真正大规模进入普通照明领域，售价必须比目前降低８０％以上。
4.1.2、照明应用
（１）更合理的电源、驱动和控制电路设计——保证ＬＥＤ的应用可靠性，有利于ＬＥＤ优点的体现；
（２）更高的电源与驱动电路效率——真正配合ＬＥＤ节能的优点；
（３）更理想的二次光学设计——针对ＬＥＤ的出光特点，更好地提高ＬＥＤ的应用光效；（４）更好的照明系统散热设计和热量管理——减低ＬＥＤ由于过热而造成的失效；（５）更高的系统可靠性设计——保证ＬＥＤ的长寿命特点得以实现。
４.２、半导体照明发展蓝图展望
（１）美国：２００２年２０ｌｍ／Ｗ，２００７年７５ｌｍ／Ｗ，２０１２年１５０ｌｍ／Ｗ。预计到２０２５年，固态照明光源的使用将使照明用电减少一半。从２０００～２０２０年，累计的功效和节约潜力就可以达到减少２．５８亿吨炭污染物的排出；少建１３３座新的电站（每座１０００ＭＷ）；累计节约财政开支１１５０亿美元；形成一个新的每年产值超过５００亿美元的光源产业，还会带来高质量的更多的工作机会；
（２）日本：已经完成了“二十一世纪照明”发展计划的第一期目标，正在组织实施第二期计划。计划到２０１０年，ＬＥＤ的发光效率达到１２０ｌｍ／Ｗ；
（３）韩国：“固态照明计划”经政府审议批准，２００４～２００８年国家投入１亿美元，企业提供３０％的配套资金，近期开始实施，预计到２００８年达到８０ｌｍ／Ｗ；（４）台湾：推动“次世纪照明光源开发计划”，投资约６～１０亿新台币，２００５年目标是４０ｌｍ／Ｗ的ＬＥＤ投入生产，而实验室目标为１００ｌｍ／Ｗ；
（５）中国：２００４年２０ｌｍ／Ｗ，２００５年３０ｌｍ／Ｗ，２００８年６０ｌｍ／Ｗ，２０１０年１００ｌｍ／Ｗ，２０２０年２００ｌｍ／Ｗ。
在中国，ＬＥＤ目前仅处于照明应用的初级阶段。要使ＬＥＤ真正进入照明领域，ＬＥＤ产业界和照明产业界要做的工作很多，要走的路还很长。面对挑战，我们要对困难有清醒和足
够的认识，同时也要坚信：只要我们不懈地努力，一定能在不远的将来，在中国实现人类历史上又一伟大创举——用半导体ＬＥＤ固态光源全面替代传统照明光源。
LED照明行业分析报告 1、行业概况 半导体照明是在LED芯片技术快速发展的基础上，伴随着LED应用技术的研究与开发而逐步发展起来的新兴照明领域。LED是一种能够将电能转化为光能的半导体器件，具有节能、环保、安全、寿命长、防震、便于智能控制等特点。早在1907年，人类就发现了半导体材料的通电发光现象，然而直到20世纪60年代，由GaAsP制成的红光LED才真正商用，此时LED发光效率非常低，而且成本非常高，主要应用于高端电子设备的信号指示灯。之后，随着AlGalnPC 材料的出现，LED在光谱的红、橙、黄部分均可得到很高的发光效率，使得LED 应用得到迅速发展，其应用领域包括汽车尾灯、户外大型显示屏及交通信号灯等。20世纪90年代，随着InGaN材料技术的发展，蓝、绿和基于蓝光的白光LED 被研制出来并逐步产业化，LED 的应用领域拓展到背光源、室内外全彩显示屏、广告牌、室内外装饰照明等领域。随着技术进步，LED发光效率不断提高，LED 应用正向更宽广的领域拓展，逐步进入户外照明（如路灯、隧道灯）、景观照明、室内照明、专业照明、大尺寸背光源等领域。 LED产业链包括上游的衬底、外延片和芯片，中游的封装，下游的照明、显示和背光源等应用。
LED产业已形成美国、亚洲、欧洲三大区域为主导的格局。科锐、流明、日亚化学以其在高端芯片领域的技术创新优势，占据LED上游的主导地位。中国台湾地区LED产业近年迅速崛起，其芯片及封装业务在世界范围内具有较大影响力。近年来，我国LED产业发展迅速，在国家政策的支持和下游应用需求的带动下，形成较为完整的LED产业链。我国LED产业主要聚集在长三角、珠三角、闽三角等地区，有一定的产业集群效应。2010年，我国LED芯片产值达到50亿元；LED封装产值为250亿元；LED应用产值达到900亿元。如下图所示，台湾拓璞产业研究所预计未来中国LED产业将持续高速增长，增幅达40%以上，以照明、背光源、显示为主的下游应用领域将保持30%以上的年成长率，预计2012年将达到2200亿元人民币。
实用标准文案 1、硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smart cut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al 引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
第10期(2009年lo月中国科技论坛 ?99? 2.2专利申请国别分析 图1显示了1998--2007年的十年间,国外九个发达国家和地区在华有关半导体照明领域的专利申请量。其中,在总量方面,以台湾、日本、美国高居榜首。但是,在发明专利上,除台湾、日本、美国以外,韩国、荷兰、德国也显示出强大的实力。在实用新型方面,台湾香港地区为主,其他国家和地区很少,而香港较之台湾专利申请的差距十分明显。对于日本,在外观设计方面具有较强的领先优势,说明日本在相关半导体照明产品市场化方面居于前列。
图l 九个国家和地区专利申请详细分布图 国外在华申请的三个专利类型数量均在总体上呈现逐年上升的趋势(见图2。在2000年前,国外在华申请的有关半导体照明的专利几乎全部是发明专利,其原因一方面是在半导体照明领域,国外技术还处于发展早期阶段,比较注重于基础技术的研发,发明专利较多;另一方面,国外具有强烈的知识产权保护专利战略意识,一旦实现技术突破,就很快申请专利保护,抢占未被充分开发的市场,实现专利技术价值。在
2000年后,国外在华发明专利的申请数量继续保持突飞猛进,而在同时,实用新型和外观设计也成为国外企业的关注重点,其数量也在逐年提高。2.3半导体照明发明专利申请量趋势分析 1998 图2国外在华专利类型申请历年变化图 发明专利,其中台湾、美国、日本、韩国、荷兰、德国申请的发明专利均超过100件。在半导体照明领域,美日两国可以说是老牌专利大国,一直保持稳定快速发展的势头。我国台湾地区这一领域的专利,从2002年在大陆地区申请第一个发明专利以来,迅速发展,已经在量上赶超美日,可以说是这一领域的后起之秀。另外,作为一个新兴电子强国,韩国在半导体照明领域的发明专利申请量也很大(见图3。2.4半导体照明领域的企业竞争力分析 本文统计了各个国家和地区有关半导体照明领域的专利申请量大于10项(包含10项的企业数量,根据统计过程,这些专利以发明专利为主,且法国、新加坡由于专利少,没有企业归入(见图4。 图3有关半导体照明发明专利历年申请量变化图 图4有关半导体照明灯各国企业专利≥10个的企业个数
LED照明技术细节分析 led光源的技术日趋成熟，每瓦发光流明迅速增长，促使其逐年递减降价。led绿色灯具的海量市场和持续稳定数年增长需求将是集成电路行业继VCD、DVD、手机、MP3之后的消费电子市场的超级海啸! LED灯具的高节能、长寿命、利环保的优越性能获得普遍的公认。 led高节能：直流驱动，超低功耗(单管0.03瓦-1 瓦)电光功率转换接近100%，相同照明效果比传统光源节能80%以上。 led长寿命：led 光源被称为长寿灯。固体冷光源，环氧树脂封装，灯体内也没有松动的部分，不存在灯丝发光易烧、热沉积、光衰快等缺点。 led寿命：使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上。 led利环保：led是一种绿色光源，环保效益更佳。光谱中没有紫外线和红外线，热量低和无频闪，无辐射，而且废弃物可回收，没有污染不含汞元素，冷光源，可以安全触摸，属于典型的绿色照明光源。 led光源工作特点照明用led光源的VF电压都很低，一般VF =2.75-3.8V，IF在15-1400mA;因此LED驱动IC的输出电压是VF X N或VF X 1， IF恒流在15-1400mA。LED灯具使用的led光源有小功率 (IF=15-20mA)和大功率(IF》200mA))二种，小功率led多用来做led日光灯、装饰灯、格栅灯;大功率LED用来做家庭照明灯、射灯、水底灯、洗墙灯、路灯、隧道灯、汽车工作灯等。功率led光源是低电压、大电流驱动的器件，其发光的强度由流过led的电流大小决定，电流过强会引起led光的衰减，电流过弱会影响led的发光强度，因此，led的驱动
需要提供恒流电源，以保证大功率led使用的安全性，同时达到理想的发光强度。在led照明领域，要体现出节能和长寿命的特点，选择好LED 驱动IC至关重要，没有好的驱动IC的匹配，led照明的优势无法体现。led照明设计需要注意的技术细节led灯具对低压驱动芯片的要求： 1. 驱动芯片的标称输入电压范围应当满足DC8-40V，以覆盖应用面的需要，耐压如能大于45V更好;AC 12V或24 V输入时简单的桥式整流器输出电压会随电网电压波动，特别是电压偏高时输出直流电压也会偏高，驱动IC如不能适应宽电压范围，往往在电网电压升高时会被击穿，led光源也因此被烧毁。 2. 驱动芯片的标称输出电流要求大于1.2-1.5A，作为照明用的led 光源，1W功率的led光源其标称工作电流为350mA，3W功率的led光源其标称工作电流为700mA，功率大的需要更大的电流，因此LED照明灯具选用的驱动IC必需有足够的电流输出，设计产品时必需使驱动IC工作在满负输出的70-90%的最佳工作区域。使用满负输出电流的驱动IC在灯具狭小空间散热不畅，容易疲劳和早期失效。 3. 驱动芯片的输出电流必需长久恒定，led光源才能稳定发光，亮度不会闪烁;同一批驱动芯片在同等条件下使用，其输出电流大小要尽可能一致，也就是离散性要小，这样在大批量自动化生产线上生产才能有效和有序;对于输出电流有一定离散性的驱动芯片必选在出厂或投入生产线前分档，调整PCB板上电流设定电阻(Rs)的阻值大小，使之生产的led 灯具恒流驱动板对同类led光源的发光亮度一致，保持最终产品的一致性。
半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构为特征的固态量子器件和电路的新时代，并极有可能触发新的技术革命。半导体微电子和光电子材料已成为21世纪信息社会的二大支柱高技术产业的基础材料。它的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 一、几种重要的半导体材料的发展现状与趋势 1.硅单晶材料 硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。那么随着硅单晶材料的进一步发展，还存在着一些问题亟待解决。硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，它有着很好的应用前景。当然还有以硅材料为基础的SOI材料，也就是半导体/氧化物/绝缘体之意，这种材料在空间得到了广泛的应用。总之，从提高集成电路的成品率，降低成本来看的话，增大硅单晶的直径，仍然是一个大趋势；因为，只有材料的直径增大，电路的成本才会下降。我们知道硅技术有个摩尔定律，每隔18个月它的集成度就翻一番，它的价格就掉一半，价格下降是同硅的直径的增大密切相关的。在一个大圆片上跟一个小圆片上，工艺加工条件相同，但出的芯片数量则不同；所以说，增大硅的直径，仍然是硅单晶材料发展的一个大趋势。那我们从提高硅的
半导体照明(LED)行业 分析报告
目录 一、前言/引言 (4) 二、半导体照明行业概览 (4) （一）什么是半导体照明？ (4) （二）LED的技术原理和结构 (5) 1、LED发光的原理 (5) 2、LED的基本结构 (6) （三）LED产品应用与分类 (7) （四）LED照明行业产业链、价值链及供应链构成 (8) 1、LED照明行业产业链 (8) 2、原材料及配件 (8) 3、LED外延与芯片制造 (9) 4、LED封装技术及产品结构。 (12) 5、LED照明行业价值链。 (13) 6、LED照明行业供应链 (13) （五）LED与其他照明光源比较 (13) 1、能效转换、使用寿命及特点比较 (13) 2、成本比较 (14) （六）为什么LED光源称为绿色光源 (17) 1．不含汞 (17) 2．没有紫外线辐射 (18) 3．无电磁辐射 (18) 三、世界半导体照明行业的发展状况 (18) （一）各国政府竞相出台措施扶持半导体照明行业发展 (18) （二）全球LED市场情况 (19) 1、全球LED市场状况 (19) 2、LED照明市场前景广阔 (20) （三）全球LED市场竞争格局 (23) 1、LED外延片及芯片市场格局 (23) 2、LED封装市场格局 (24) 3、国别和地区产值比较 (25) 4、企业竞争格局 (26) （四）技术发展及专利壁垒 (27) 四、我国半导体照明行业的外部环境 (29) （一）我国的国家产业战略及政策 (29) （二）受益于政策推动和技术进步，近年LED市场规模迅速扩大 (31) （三）行业技术进展及专利情况 (33) 国LED照明专利分析 (35) 1、专利类型分析 (35) 2、申请量与公开量的趋势分析 (35) 3、前10位申请人(专利权人)及拥有专利件数分布 (36) 4、我国半导体照明专利技术与外国专利技术的差距 (37) （四）行业产品标准化及认证工作已正式启动 (38) 五、产业结构布局 (39)
半导体材料的发展现状与趋势
半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs 等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构
的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，
某光源发出波长为460nm 的单色光，辐射功率为100W ，用Y 值表示其光通量，计算其色度坐标X 、Y 、Z 、x 、y 。 解：由教材表1-3查得460nm 单色光的三色视觉值分别为0.2908X =，0.0600Y =， 1.6692Z =，则对100W P =，有 4356831000.2908 1.98610lm 6831000.0600 4.09810lm 683100 1.6692 1.14010lm m m m X K PX Y K PY Z K PZ ==××=×==××=×==××=× 以及 )()0.144 0.030x X X Y Z y Y X Y Z =++==++=
1. GaP绿色LED的发光机理是什么，当氮掺杂浓度增加时，光谱有什么变化，为什么？GaP红色LED的发光机理是什么，发光峰值波长是多少？ 答：GaP绿色LED的发光机理是在GaP间接跃迁型半导体中掺入等电子陷阱杂质N，代替P原子的N原子可以俘获电子，又靠该电子的电荷俘获空穴，形成束缚激子，激子复合发光。当氮掺杂浓度增加时，总光通量增加，主波长向长波移动，这是因为此时有大量的氮对形成新的等电子陷阱，氮对束缚激子发光峰增加，且向长波移动。 GaP红色LED的发光机理是在GaP晶体中掺入ZnO对等电子陷阱，其发光峰值波长为700nm的红光。 2. 液相外延生长的原理是什么？一般分为哪两种方法，这两种方法的区别在哪里？ 答：液相外延生长过程的基础是在液体溶剂中溶质的溶解度随温度降低而减少，而且冷却与单晶相接触的初始饱和溶液时能够引起外延沉积，在衬底上生长一个薄的外延层。 液相外延生长一般分为降温法和温度梯度法两种。降温法的瞬态生长中，溶液与衬底组成的体系在均处于同一温度，并一同降温（在衬底与溶液接触时的时间和温度上，以及接触后是继续降温还是保持温度上，不同的技术有不同的处理）。而温度梯度法则是当体系达到稳定状态后，整个体系的温度再不改变，而是在溶液表面和溶液－衬底界面间建立稳定的温度梯度和浓度梯度。 3. 为何AlGaInP材料不能使用通常的气相外延和液相外延技术来制造？ 答：在尝试用液相外延生长AlGaInP时，由于AlP和InP的热力学稳定性的不同，液相外延的组分控制十分困难。而当使用氢化物或氯化物气相外延时，会形成稳定的AlCl化合物，会在气相外延时阻碍含Al磷化物的成功生长。因此AlGaInP 材料不能使用通常的气相外延和液相外延技术来制造。
LED灯市场调查分析 LED灯市场分析报告 一、竞争分析 1、竞争对手分析——传统照明行业 目前LED产品在市场中尚处于导入期，绝大多数消费者对LED了解甚少；LED产品价格高昂，与普通光源在价格竞争上显得很被动，且缺少完整的标准参照，其质量参差不齐，对零售影响极大，制约着其在市场上的大范围推广??这些因素导致很多传统照明企业认为现在并非是大举进入LED市场最好时机。 即使对于已经切入LED照明的传统照明企业来说，有些也并非是不遗余力的。一方面是左手右手互博，这些厂家迫于各方面的原因推动LED照明，同时
也在不断加大其核心产品和主要利润来源的传统照明灯性能的改善力度；另一方面，目前LED成本还偏高，生产和销售的LED灯越多，其边际效益可能越低，传统照明企业对LED的开发力度也相对有限，雷声大、雨点少的可能性偏大。 但相较前几年，越来越多的传统照明企业切入LED已是不争的事实，这些老牌传统照明企业进军LED照明又具有怎样的优势呢？传统照明企业的品牌优势不容忽视，但传统照明厂家进军LED 已不占有渠道和先机优势。LED现在发展比较好的主要集中在景观照明、背光源显示等领域，技术成熟，优势明显、应用广泛，而这部分市场大部分已经被一些占有先机优势的老牌LED企业所占据。在LED大功率的普通照明方面，由于价格和消费者认知等因素的制约，目前还主要是走商业照明的渠道，所以传统照明企业可能不太占有优势。 现在已切入LED的传统照明企业，他们的突破口又集中在哪些方面呢？
LED照明在中国目前还没有完整的标准规范，行业门槛并不算太高，以应用产品推广会比较好。一位接受采访的企业代表表示，LED在家居应用领域，相对来说在芯片、驱动器，整体光效、色温等方面已经逐步成熟，且专业家居市场前景广阔，所以从战略上讲这是一个很好的机遇。 在当今节能环保大气候下，传统光源必将被节能型光源所取代，传统照明企业纷纷关注并投资LED已是一种不可扭转的趋势。但很多国际性的照明企业在很看重LED照明市场的未来的同时并未急于LED产品的销售，而更多地是宣传其家居环境的整体营造或系统制造的理念，这也正是很多国际照明厂家所倡导的“换 灯—换观念—换世界”。而对于LED照明企业来说，这也是和传统照明企业竞争的最大优势。 2.内部条件分析——swot分析 根据我们对LED灯的了解，利用
一填空题 1、LED3528小功率灯珠额定电流为___20 mA，1W灯珠额定电流为____350____mA。 2、RGB三基色指___ 红___，_____绿___，____蓝__ 三种颜色。 3、灯具驱动方式分：恒_ 流 __驱动和恒_ 压__驱动，LED光源常用恒__流 ___驱动。 4、LED灯具一般是由___ 光源，____外壳_ ， __驱动电源 _等几部分组 5、光源的光效（lm/W）指光源发出___光通量除以光源所耗费的__电功率 _，它是衡量光源节能的重要指标。 6、LED调光功能的实现方式可分为两种： PWM 方式和模拟方式。 7、色温越偏蓝，色温越高，偏红则色温越低。 8、590nm波长的光是黄光；380nm波长的光是紫光（填颜色）,可见光的波长范 围是 380－780 nm。 9、LED TV背光源常用到的LED芯片型号为2310，其尺寸为23mil×10mil，即 584.2 um× 254 um。 1mil＝25.4um 10、T10的LED日光灯管，其直径是： 31.75 mm 。 25.4* (10/8)=31.75mm 11、目前市场主流的白光LED产品是由 InGaN(蓝光) 芯片产生的蓝光与其激发YAG 荧光粉产生的黄光混合而成的，且该方面的专利技术主要掌握在日本日亚化学公司手中。 12、对于GaAs,SiC导电衬底，具有面电极的红、黄（单电极或L型） LED芯片，采 用银胶来固晶；对于蓝宝石绝缘衬底的蓝、绿（双电极或V型）LED 芯片，采用绝缘胶来固定芯片。 13、银胶的性能和作用主要体现在：固定芯片、导电性、导热性。 14、LED胶体包括A，B，C，D胶，它们分别指的是主剂、硬化剂、 色剂、扩散剂。 15、翻译以下行业术语： 示例：外延片 Wafer （1）发光二极管 Light emitting diode （2）芯片 chip （3）荧光粉 phosphor （4）直插式LED LED Lamp
序号：3 半导体材料的发展现状及趋势 姓名：李霄 学号：1111044081 班级：电科1103 科目：微电子设计导论 二〇一三年12 月23 日
半导体材料的发展进展近况及趋向 引言：随着全球科技的飞速发展成长，半导体材料在科技进展中的首要性毋庸置疑，半导体的发展进展历史很短，但半导体材料彻底改变了我们的生活，从半导体材料的发展历程、半导体材料的特性、半导体材料的种类、半导体材料的制备、半导体材料的发展。从中我们可以感悟到半导体材料的重要性 关键词：半导体、半导体材料。 一、半导体材料的进展历程 20世纪50年代，锗在半导体产业中占主导位置，但锗半导体器件的耐高温和辐射性能机能较差，到20世纪60年代后期逐步被硅材料代替。用硅制作的半导体器件，耐高温和抗辐射机能较好，非常适合制作大功率器件。因而，硅已经成为运用最多的一种半导体材料，现在的集成电路多半是用硅材料制作的。二是化合物半导体，它是由两种或者两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类不少，主要的有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。此中砷化镓是除了硅以外研讨最深切、运用最普遍的半导体材料。氮化镓可以与氮化铟（Eg＝1.9eV）、氮化铝（Eg＝6.2eV）构成合金InGaN、AlGaN，如许可以调制禁带宽度，进而调理发光管、激光管等的波长。三是非晶半导体。上面介绍的都是拥有晶格构造的半导体材料，在这些材料中原子布列拥有对称性和周期性。但是，一些不拥有长程有序的无定形固体也拥有显著的半导体特征。非晶半导体的种类繁多，大体上也可按晶态物质的归类方式来分类。从现在}研讨的深度来看，很有适用价值的非晶半导体材料首推氢化非晶硅（α－SiH）及其合金材料（α－SiC:H、α－SiN:H），可以用于低本钱太阳能电池和静电光敏感材料。非晶Se（α－Se）、硫系玻璃及氧化物玻璃等非晶半导体在传感器、开关电路及信息存储方面也有普遍的运用远景。四是有机半导体，比方芳香族有机化合物就拥有典范的半导体特征。有机半导体的电导特征研讨可能对于生物体内的基础物理历程研究起着重大推进作用，是半导体研讨的一个热点领域，此中有机发光二极管（OLED）的研讨尤为受到人们的看重。 二、半导体材料的特性 半导体材料是常温下导电性介于导电材料以及绝缘材料之间的一类功效材
LED半导体照明的发展与应用 者按：半导体技术在上个世纪下半叶引发的一场微电子革命，催生了微电子工业和高科技ＩＴ产业，改变了整个世界的面貌。今天，化合物半导体技术的迅猛发展和不断突破，正孕育着一场新的革命——照明革命。新一代照明光源半导体ＬＥＤ，以传统光源所没有的优点引发了照明产业技术和应用的革命。半导体ＬＥＤ固态光源替代传统照明光源是大势所趋。１、ＬＥＤ半导体照明的机遇 （１）全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。作为能源消耗大户的照明领域，必须寻找可以替代传统光源的新一代节能环保的绿色光源。 （２）半导体ＬＥＤ是当今世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。 其具有如下优点： ①高效低耗，节能环保； ②低压驱动，响应速度快安全性高； ③固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合； ④可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合； ⑤直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼视力； ⑥使用寿命长。 （３）现阶段ＬＥＤ的发光效率偏低和光通量成本偏高是制约其大规模进入照明领域的两大瓶颈。目前ＬＥＤ的应用领域主要集中在信号指示、智能显示、汽车灯具、景观照明和特殊照明领域等。但是，化合物半导体技术的迅猛发展和关键技术的即将突破，使今天成为大力发展半导体照明产业的最佳时机。２００３年我国人均ＧＤＰ首次突破１０００美元大关，经济实力得到了进一步的增强，市场上已经初步具备了接受较高光通量成本（初始成本）光
源的能力。在未来的１０～２０年内，用半导体ＬＥＤ作为光源的固态照明灯，将逐渐取代传统的照明灯。 （４）各国政府予以高度重视，相继推出半导体照明计划，已形成世界性的半导体照明技术合围突破的态势。 ①美国：“下一代照明计划”时间是２０００～２０１０年投资５亿美元。美国半导体照明发展蓝图如表１所示； ②日本：“２１世纪的照明计划”，将耗费６０亿日元推行半导体照明目标是在２００６年用白光ＬＥＤ替代５０％的传统照明； ③欧盟：“彩虹计划”已在２０００年７月启动通过欧共体的资助推广应用白光ＬＥＤ照明； ④中国：２００３年６月１７日，由科技部牵头成立了跨部门、跨地区、跨行业的“国家半导体照明工程协调领导小组”。从协调领导小组成立之日到２００５年年底之前，将是半导体照明工程项目的紧急启动期。从２００６年的“十一五”开始，国家将把半导体照明工程作为一个重大项目进行推动； （５）我国 的半导体ＬＥＤ产业链经过多年的发展已相对完善，具备了一定的发展基础。同时，我国又是照明灯具产业的大国，只要政府和业界协调整合好，发展半导体ＬＥＤ照明产业是大有可为的； ２ＬＥＤ的发展历程（如图１所示） ２．１ＬＥＤ技术突破的历程
《半导体照明技术及其应用》课程教学大纲 （秋季） 一、课程名称：半导体照明技术及其应用Semiconductor Lighting Technology and Applications 二、课程编码： 三、学时与学分：32/2 四、先修课程: 微积分、大学物理、固体物理、半导体物理、微电子器件与IC设计 五、课程教学目标： 半导体照明是指用全固态发光器件LED作为光源的照明，具有高效、节能、环保、寿命长、易维护等显著特点，是近年来全球最具发展前景的高新技术领域之一，是人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一场照明光源的革命。本课程注重理论的系统性﹑结构的科学性和内容的实用性，在重点讲解发光二极管的材料、机理及其制造技术后，详细介绍器件的光电参数测试方法，器件的可靠性分析、驱动和控制方法，以及各种半导体照明的应用技术，使学生学完本课程以后，能对半导体照明有深入而全面的理解。 六﹑适用学科专业：电子科学与技术 七、基本教学内容与学时安排： 绪论（1学时） 半导体照明简介、学习本课程的目的及要求 第一章光视觉颜色（2学时） 1光的本质 2光的产生和传播 3人眼的光谱灵敏度 4光度学及其测量 5作为光学系统的人眼 6视觉的特征与功能 7颜色的性质 8国际照明委员会色度学系统 9色度学及其测量 第二章光源（1学时） 1太阳 2月亮和行星 3人工光源的发明与发展 4白炽灯 5卤钨灯 6荧光灯 7低压钠灯
8高压放电灯 9无电极放电灯 10发光二极管 11照明的经济核算 第三章半导体发光材料晶体导论（2学时） 1晶体结构 2能带结构 3半导体晶体材料的电学性质 4半导体发光材料的条件 第四章半导体的激发与发光（1学时） 1PN结及其特性 2注入载流子的复合 3辐射与非辐射复合之间的竞争 4异质结构和量子阱 第五章半导体发光材料体系（2学时） 1砷化镓 2磷化镓 3磷砷化镓 4镓铝砷 5铝镓铟磷 6铟镓氮 第六章半导体照明光源的发展和特征参量（1学时）1发光二极管的发展 2发光二极管材料生长方法 3高亮度发光二极管芯片结构 4照明用LED的特征参数和要求 第七章磷砷化镓、磷化镓、镓铝砷材料生长（3学时）1磷砷化镓氢化物气相外延生长（HVPE） 2氢化物外延体系的热力学分析 3液相外延原理 4磷化镓的液相外延 5镓铝砷的液相外延 第八章铝镓铟磷发光二极管（2学时） 1AlGaInP金属有机物化学气相沉积通论 2外延材料的规模生产问题 3电流扩展 4电流阻挡结构 5光的取出 6芯片制造技术
l e d照明行业投资前景 分析报告 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
2009LED照明行业投资前景分析报告 第一部分：LED：变革照明的第三代革命 1 LED代替白炽灯——任重而道远 自20世纪60年代世界第一个半导体发光二极管诞生以来，LED照明因具有寿命长、节能、色彩丰富、安全、环保特性，被誉为人类照明的第三次革命。 要达到家庭照明的领域还需要很长的路要走，要实现第三次照明革命要首先具备以下的照明成本分析。 根据美国圣地亚国家实验室所做的LED照明成本分析，投资成本是将一个灯泡的购买成本（每兆流明）分摊到整个寿命周期，运行成本是指一个灯泡在运行时的成本（每兆流明时），拥有成本是投资成本和运行成本之和，反映了一个灯泡从购买、运行到寿终整个生命周期的总成本。 到2010年LED的拥有成本降至0.77美元每兆流明时，将低于荧光灯的1美元每兆流明时，到2020年LED的拥有成本将降至0.48美元每兆流明时，只有荧光灯的一半。 LED照明技术的发展目标是：发光效率将分阶段从2002年的25流明/瓦提高到2007年75流明/瓦、2010年的150流明/瓦和2020年的200流明/瓦，发
光成本将从2002的200美元/千流明降低到2007年的20美元/千流明、2010年的5美元/千流明和2020年的2美元/千流明。 LED照明在2007年开始渗透进入白炽灯照明市场、2012年进入荧光灯照明市场，而大量取代白炽灯和荧光灯将分别在2012年和2020年。 2 世界主要国家半导体LED照明发展战略 LED照明生产的效益显而易见，世界各国都在政府的大力资助下加快推进LED照明取代传统照明的步伐，日本、美国、欧盟、韩国、中国台湾和中国政府都制定了相应的发展计划。 中国半导体LED照明发展战略 中国大陆为节约能源、实现经济和社会的可持续发展，于6月3日制定《节能减排综合性工作方案》半导体照明产业顺应了节能减排的宏观政策。 从2005年开始科技部批准了大连、厦门、上海、南昌、深圳等五个半导体照明产业基地，之后在2007年和2008年相继批准石家庄、扬州等两个半导体照明产业基地，在政策、税收和资金上给予长期支持。 国际上主要国家半导体LED照明发展战略 请看下面表4 第二部分半导体照明产业链、微观结构分析 1 LED制造流程
主持人： 观众朋友，欢迎您来到CETV学术报告厅，最近美国的一家公司生产出一千兆的芯片，它是超微技术发展史上的一个分水岭，个人电脑业的发展，也将步入一个新的历史阶段，对整个信息业来说，它的意义不亚于飞行速度突破音速的极限，当然整个技术上的突破，也要依赖于以硅材料为基础的大规模集成电路的进一步微型化，50年代以来，随着半导体材料的发现与晶体管的发明，以硅为主的半导体材料，成为整个信息社会的支柱，成为微电子、光电子等高技术产业的核心与基础，这个情况，将会持续到下个世纪的中叶，当然，面对更大信息量的需求，硅电子技术也有它的极限，将会出现新的、替补性的半导体材料。关于半导体材料的发展现状与发展趋势，请您收看中国科学院王占国院士的学术报告。 王占国： 材料已经成为人类历史发展的里程碑，从本世纪的中期开始，硅材料的发现和硅晶体管的发明以及五十年代初期的以硅为基的集成电路的发展，导致了电子工业大革命。今天，因特网、计算机的到户，这与微电子技术的发展是密不可分的，也就是说以硅为基础的微电子技术的发展，彻底地改变了世界的政治、经济的格局，也改变着整个世界军事对抗的形式，同时也深刻影响着人们的生活方式。今天如果没有了计算机，没有了网络，没有了通信，世界会是什么样子，那是可想而知的。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs 等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。 70年代超晶格概念的提出，新的生长设备，像分子束外延和金属有机化合物化学汽相淀积等技术的发展，以及超晶格、量子阱材料的研制成功，使半导体材料和器件的设计思想发生了彻底的改变。就硅基材料的器件和电路而言，它是靠P型与N型掺杂和PN结技术来制备二极管、晶体管和集成电路的。然而基于超晶格、量子阱材料的器件和电路的性质，则不依赖于杂质行为，而是由能带工程设计决定的。也就是说，材料和器件的光学与电学性质，可以通过能带的设计来实现。设计思想从杂质工程发展到能带工程，以及建立在超晶格、量子阱等半导体微结构材料基础上的新型量子器件，极有可能引发新的技术革命。从微电子技术短短50年的发展历史来看，半导体材料的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 现在，我来讲一讲几种重要的半导体材料的发展现状与趋势。我们首先来介绍硅单晶材料。硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。根据预测，到2000年底，它的规模将达到60多亿平方英寸，整个硅单晶材料的产量将达到1万吨以上。目前，8英寸的硅片，已大规模地应用于集成电路的生产。到2000年底，或者稍晚一点，这个预计可能会与现在的情况稍微有点不同，有可能完成由8英寸到12英寸的过渡。预计到2007年前后，18英寸的硅片将投入生产。我们知道，直径18英寸相当于45厘米，一个长1米的晶锭就有几百公斤重。那么随着硅单晶材料的进一步发展，是不是存在着一些问题亟待解决呢？我们知道硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂
报告编号：YT-FS-6002-60 GGII中国LED照明行业调研报告(完整版) After Completing The T ask According To The Original Plan, A Report Will Be Formed T o Reflect The Basic Situation Encountered, Reveal The Existing Problems And Put Forward Future Ideas. 互惠互利共同繁荣 Mutual Benefit And Common Prosperity
GGII中国LED照明行业调研报告(完 整版) 备注：该报告书文本主要按照原定计划完成任务后形成报告，并反映遇到的基本情况、实际取得的成功和过程中取得的经验教训、揭露存在的问题以及提出今后设想。文档可根据实际情况进行修改和使用。 随着led技术的发展，其光效逐步提高、造价逐步降低，led的应用领域不断延伸。在全球能源短缺的背景下，led照明产品备受瞩目，被认为是取代白炽灯、紧凑型节能灯和荧光灯的下一代新型光源。 高工产研led研究所(ggii)统计数据显示，近三年，中国led照明行业年产值增幅均在39%以上。XX 年，中国led照明行业实现产值2226亿元，同比增长41.2%。 目前led照明产品价格下降到普通消费者能够接受的程度，产品性价比逐渐超过传统照明，且led照明技术发展迅速，产品质量开始稳定，包括稳定性、寿命、智能化、显指、光效等指标纷纷达到客户接受
状态，普通消费者已开始主动接受led照明产品，新建建筑已大部分采用led照明产品，led照明市场的黄金发展阶段已经到来。 XX年，高工led通过对国内几百家主要led照明企业的实地调查，结合对国内外led照明行业领军人物的面对面采访，收集了大量的第一手资料，为本报告的编写提供了坚实的基础依据。 在充分调查的基础上，高工产研led研究所(ggii)编制了《XX年中国led照明行业分析报告》。本报告对XX-XX年及未来几年，中国led照明行业的发展概况、主要产品、主要企业、投资机会及建议、市场发展趋势等进行了详细的研究和分析。高工led希望通过切切实实地调查，深入研究分析，为企业、投资者、证券公司以及想了解led产业的人士，提供最准确最优参考价值的led行业数据及调查报告。 这里填写您企业或者单位的信息 Fill In The Information Of Your Enterprise Or Unit Here
GGII2020年中国LED照明行业调研报告文档 GGII 2020 China led lighting industry research report d ocument 编订：JinTai College
GGII2020年中国LED照明行业调研报告 文档 小泰温馨提示：调研报告是以研究为目的，根据社会或工作的需要， 制定出切实可行的调研计划，即将被动的适应变为有计划的、积极主 动的写作实践，从明确的追求出发，经常深入到社会第一线，不断了 解新情况、新问题，有意识地探索和研究，写出有价值的调研报告。 本文档根据调研报告内容要求展开说明，具有实践指导意义，便于学 习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。 随着led技术的发展，其光效逐步提高、造价逐步降低，led的应用领域不断延伸。在全球能源短缺的背景下，led照 明产品备受瞩目，被认为是取代白炽灯、紧凑型节能灯和荧光灯的下一代新型光源。 高工产研led研究所（ggii）统计数据显示，近三年， 中国led照明行业年产值增幅均在39%以上。XX年，中国led 照明行业实现产值2226亿元，同比增长41.2%。 目前led照明产品价格下降到普通消费者能够接受的程度，产品性价比逐渐超过传统照明，且led照明技术发展迅速，产品质量开始稳定，包括稳定性、寿命、智能化、显指、光效等指标纷纷达到客户接受状态，普通消费者已开始主动接受
led照明产品，新建建筑已大部分采用led照明产品，led照 明市场的黄金发展阶段已经到来。 XX年，高工led通过对国内几百家主要led照明企业的 实地调查，结合对国内外led照明行业领军人物的面对面采访，收集了大量的第一手资料，为本报告的编写提供了坚实的基础依据。 在充分调查的基础上，高工产研led研究所（ggii）编 制了《XX年中国led照明行业分析报告》。本报告对XX-XX 年及未来几年，中国led照明行业的发展概况、主要产品、主要企业、投资机会及建议、市场发展趋势等进行了详细的研究和分析。高工led希望通过切切实实地调查，深入研究分析，为企业、投资者、证券公司以及想了解led产业的人士，提供最准确最优参考价值的led行业数据及调查报告。 -------- Designed By JinTai College ---------