Novel Fluorescent Silicon Carbide Growth Approach for White LEDs

Hovedformålet med prosjektet, laboratorievekst av den nye fluorescerende silisiumkarbid (f-SiC) krystall ved bruk av væskefase-epitaksialteknologi (LPE), har blitt oppnådd. f-SiC er et av nøkkelelementene i produksjonen av en ny type hvite LED. I følge en spesialrapport fra IEA i 2015 har energieffektivisering potensial til å være den største bidragsyteren til reduserte drivhusgassutslipp. Dette prosjektet har utforsket den avanserte LPE-metoden for å fremstille f-SiC-krystallene på en miljøvennlig måte. Kvaliteten på produktet forventes også å øke betraktelig. Al-N co-dopet SiC-krystallinsk tynt lag har blitt vellykket grodd på 6H-SiC-substratet. Fotoluminescens spektroskopi og de optiske mikroskop undersøkelser utført ved DTU Fotonik viste blå- og hvitlys av f-SiC-prøvene. En energibesparelse på minst 10-20% er forventet i forhold til tradisjonelle metoder for f-SiC-produksjon. Det gir også de norske forskningsinstituttene muligheten til å bidra med nyskapende forskning i verdenstoppen.

The research project will focus on the fundamental study on the growth of the novel fluorescent silicon carbide crystals by the liquid solution phase epitaxial technology. The LPE method is able to grow the Al-N co-doped monocrystalline SiC. The project will be carried out with respect to the following two parts: 1.Laboratory investigation of the LPE growth of Al-N co-doped SiC crystals, including: (i) The configurations of solution epitaxy growth setup, the optimization of the key experimental growth parameters such as growth rate (productivity), and controlling of defect density, surface morphology (quality) and donor impurity distributions will be the main subjects of the experimental studies. (ii) Advanced characterization techniques, i.e. transmission electron microscopy, Raman spectroscopy and secondary ion mass spectroscopy etc., will be used to characterize the samples and to reveal the influence of key growth parameters. (iii) Theoretical simulations will be used to promote the understanding of laboratory studies. Mesoscale modelling based on thermodynamic and fluid dynamic understandings of the LPE process will be implemented in the designing the experimental setup as well as in the optimization of the SiC growth conditions. 2.The laboratory grown Al-N co-doped SiC samples will be further optically characterized by photoluminescence efficiency measurements in order to examine the feasibility for the fabrication of monolithic white LED.