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Herstellung der LED
Ausgangspunkt für die Herstellung von Lumineszenzdioden ist ein einkristallines Grundmaterial. Einkristalle werden nach dem Schutzschmelzverfahren hergestellt. Ein Impf- oder Keimkristall wird in die Schmelze des Materials eingetaucht und unter dauerndem Drehen wieder herausgezogen. Man erhält Kristalle bis zu 100 mm Durchmesser. Durch Zonenschmelzverfahren wird der entstandene Kristall gereinigt und die Kristallstruktur verbessert.
Diese Kristalle können jedoch nicht direkt zur Herstellung von Lumineszenzdioden verwendet werden, weil bei den hohen Herstellungstemperaturen Verunreinigungen und eine Vielzahl von Kristalldefekten auftreten. Kristalldefekte führen zu nichtstrahlenden Rekombinationen, wodurch der Wirkungsgrad sehr klein wird. Man verwendet die Einkristalle als tragendes und die Kristallausrichtung vorgebendes Substrat. Dazu wird er in dünne Scheiben geschnitten. Auf diesen sogenannten Wafern wachsen die mit Epitaxieverfahren aufgebrachten unterschiedlich dotierten Schichten, die die geforderten Lumineszenzeigenschaften haben.
Es werden verschiedene Epitaxieverfahren unterschieden. Dies sind zur Herstellung von III-V Materialien für hocheffektive LED hauptsächlich:
Flüssigphasenepitaxie (LPE - liquid-phase epitaxy)
Molekularstrahlepitaxie (MBE - molecular-beam epitaxy)
organometallische Gasphasenepitaxie (OMVPE - organometallic vapor-phase-epitaxy)
- Schematische Darstellung der Struktur einer AlInGaP Leuchtdiode. Bei der Herstellung dieser im gelben bis roten Bereich des Spektrums emittierenden Diode kommt die organometallische Gasphasenepitaxie zur Anwendung.
Nachdem die pn-Übergänge hergestellt wurden, werden die Kontaktierungen vorgenommen und der Wafer in Halbleiterplättchen zerschnitten. Es folgt das Aufkleben oder Auflegieren des Halbleiterplättchens auf ein Leitermaterial und das Verbinden des Oberseitenkontaktes mit dem zweiten Elektrodenstift mit Hilfe eines Golddrahtes. Schließlich wird die Lumineszenzdiode in einen Kunststoff eingegossen. Die Kunststoffumhüllung dient zum Schutz der Lumineszenzdiode, bestimmt deren Abstrahlcharakteristik und verbessert die Lichtaustrittsverhältnisse.
