蛍光体変換 (PC) LED の LED ダイのエピタキシャル層は、通常、窒化インジウム ガリウム (InGaN) などのガリウム ベースの結晶で構成されます。 InGaN は、効果的なオプトエレクトロニクス アプリケーションを可能にするストレート バンドギャップにより、他の半導体材料に比べて人気が高まっています。 現在利用できる最も効果的な白色 LED は、InGaN で作られています。 InGaN LED は、200 lm/W 以上の効率、60% 以上の外部量子効率、および 70% 以上の内部量子効率で光を生成することができます。
サファイア、シリコン、炭化ケイ素、または窒化ガリウムでは、inGaN エピタキシャル成長が起こります。 サファイアは、比較的高品質の GaN エピタキシャル成長をサポートする最も経済的な材料であるため、現在では LED の製造にほぼ独占的に使用されています。 しかし、サファイア上に GaN をヘテロエピタキシャル成長させると、13% を超える格子不整合が生じ、エピタキシャル層の転位密度が高くなります。 転位密度が大きいと黒い部分が多くなり、発光効率が低下します。 一方、炭化ケイ素 (SiC) は、サファイアよりも 4.5 倍 GaN の格子との適合性が高く、より多くの光抽出を可能にします。 SiC の物理的特徴は、その欠点の 1 つであるかなりの処理上のハードルを示します。
GaN の上に GaN を成長させることは、より高度な方法です。 格子不整合や CTE 不整合などのエピタキシャル制約に根本的に対処するのが、GaN-on-GaN 技術です。 その結果、放射効率の高いGaNの非常に厚い層を備えた高破壊電圧デバイスを製造することが可能です。
