蓝光LED发光技术是以氮化镓为主要发光材料,而氮化镓本身的制备难度和成本都很高,同时制备出来的晶体质量也很难达到理想水平。
由于发光材料的要求非常高,所以蓝光LED的制造难度非常大。除了氮化镓之外,还需要用到致密的垫层和透明的电极等材料,这些材料的性质都对蓝光LED的发光效果造成了很大的影响。
LED发光的过程中存在能量损失,其中最致命的问题就是热损失。在LED中,仅有不到5%的电能会被转化为光能,其余大部分则会被转化为热能散发出去。
而蓝光 LED 发光效率低,因此受热影响更为明显,电路中电子因为温度升高的影响,迁移到禁带边缘的能量所占比例增加,放电的能量转化为光能的比例降低。这导致了蓝光LED的发光亮度较差。
蓝光LED较难的根本问题是其结构与物理控制难度一致。纵向结构的蓝光 LED 发光原理,是通过氮化镓的本征发光,在电子空穴的复合过程时,放出能量并产生光子。在制造纵向结构蓝光 LED 时,需要通过封装与衬底之间多次切割来完成 p-n 结的构建。而且,随着 LED 的芯片尺寸越来越小,如何控制半导体材料的缺陷和控制界面质量,成为制造的难点。
由于蓝光 LED 的制造工艺比较复杂,制造过程也比较严格,每一步操作都需要非常小心,否则就会影响到蓝光 LED 的成本和品质。
同时,蓝光 LED 在不断发展中需要对生产工艺不断完善,并且创新性地探究优化工艺,优化生产流程等解决生产难题的方法。