激光剥离GaN表面纳米级平整度的控制

本项目针对研制III族氮化物光电子器件的关键工艺--激光剥离技术进行研究。该技术是利用激光辐照使蓝宝石与GaN外延片界面处的GaN分解，进而实现蓝宝石与GaN外延薄膜的分离。通过研究激光剥离工艺参数对剥离后GaN表面的影响，实现激光剥离GaN表面纳米级粗糙度的控制。该技术可用于研制GaN基发光二极管（LED）、共振腔发光管（RCLED）以及面发射激光器（VCSEL）等新型III族氮化物半导体光电子器件。这些器件在照明、通信、存储、显示等领域具有广阔的应用前景。通过本项目的研究，主要取得了以下几个方面的进展：. （1）利用有限元分析法研究了激光剥离过程中GaN和蓝宝石中的热传输机理, 得出了激光剥离过程中GaN材料内瞬态温度场分布函数，为激光剥离工艺参数的选取提供了重要理论依据。. （2）研究了激光剥离工艺参数对激光剥离后GaN表面的影响，分析了激光剥离GaN表面不平整及出现损伤的原因，实现了GaN外延片与蓝宝石衬底的完整剥离，剥离后GaN表面平整、无裂缝，表面平整度小于10nm。. （3）研究了湿法腐蚀、化学机械抛光、ICP刻蚀技术对激光剥离GaN表面的影响，实现了激光剥离GaN表面纳米级平整度的控制。. （4）获得了亚纳米平整度的激光剥离GaN表面，在此基础上制作了高品质的氮化物微谐振腔，实现了GaN 基VCSEL低阈值光泵激射。. （5）研制出了多种具有优良散热特性的GaN基LED器件，为将来开发新型的实用化LED器件提供了新的方案。. （6）研制出了具有高Q值的电注入氮化物共振腔器件，为研制GaN基VCSEL和RCLED等新型微结构光电子器件提供了新的途径。.