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激光剥离GaN表面纳米级平整度的控制
结题报告
批准号:
91023048
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
50.0 万元
负责人:
张保平
依托单位:
学科分类:
F0403.半导体光电子器件与集成
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙建武、张艳、谷丹丹、张江勇、林硕、胡晓龙、刘文杰、陈明
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中文摘要
利用激光辐照实现蓝宝石与GaN外延片界面处纳米级GaN的分解,以此来实现蓝宝石与GaN外延片的分离,获得具有纳米级粗糙度GaN表面以及可以重复利用的蓝宝石衬底。通过研究激光功率密度、光斑形状、扫描轨迹、键合状态以及GaN外延片结构等参数对剥离样品的影响,并结合理论模拟结果,寻找获得晶体完整、表面平整、均匀性好的激光剥离工艺条件,实现激光剥离GaN表面纳米级平整度的控制。结合晶片键合技术,将LED转移至高电导率、热导率的衬底上,可以实现GaN基转移衬底LED的制作,从而解决GaN基大功率LED效率、散热及成本的瓶颈,为加快半导体照明产业化进程做出贡献。另外,利用激光剥离技术,还可以研制GaN基垂直腔面发射激光器(VCSEL)及共振腔发光二极管(RCLED)等新型、高性能器件,为GaN基发光器件开辟新的应用领域。
英文摘要
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。.
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.optmat.2012.02.018
发表时间:2012-06
期刊:Optical Materials
影响因子:3.9
作者:B. P. Zhang;X. L. Hu;J. Y. Zhang;G. E. Weng;X. Q. Lv;H. J. Huang;M. Chen;X. M. Cai;L. Y. Ying
通讯作者:L. Y. Ying
DOI:10.1109/jphot.2013.2274768
发表时间:2013-07
期刊:IEEE Photonics Journal
影响因子:2.4
作者:M. Chen;B. Zhang;L. Cai;J. Y. Zhang;L. Ying;X. Lv
通讯作者:M. Chen;B. Zhang;L. Cai;J. Y. Zhang;L. Ying;X. Lv
Tuning Properties of External Cavity Violet Semiconductor Laser
外腔紫光半导体激光器的调谐特性
DOI:10.1088/0256-307x/30/7/074204
发表时间:2013-07
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:3.5
作者:Lv Xue-Qin;Chen Shao-Wei;Zhang Jiang-Yong;Ying Lei-Ying;Zhang Bao-Ping
通讯作者:Zhang Bao-Ping
High-reflectivity AlN/GaN distributed Bragg reflectors grown on sapphire substrates by MOCVD
通过 MOCVD 在蓝宝石衬底上生长高反射率 AlN/GaN 分布式布拉格反射器
DOI:10.1088/0268-1242/26/5/055013
发表时间:2011-05
期刊:Semiconductor Science and Technology
影响因子:1.9
作者:C. M. Wu;B. P. Zhang;J. Z. Shang;L. E. Cai;J. Y. Zhang;J. Z. Yu;Q. M. Wang
通讯作者:Q. M. Wang
Improved photovoltaic performance of InGaN/GaN solar cells with optimized transparent current spreading layers
通过优化的透明电流扩散层提高 InGaN/GaN 太阳能电池的光伏性能
DOI:10.1007/s00339-012-7486-1
发表时间:2013-01
期刊:Applied Physics A-Materials Science & Processing
影响因子:--
作者:X. M. Cai;Y. Wang;Z. D. Li;X. Q. Lv;J. Y. Zhang;L. Y. Ying;B. P. Zhang
通讯作者:B. P. Zhang
GaN基紫外VCSEL关键技术研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    285万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    张保平
  • 依托单位:
GaN基绿光VCSEL研究
  • 批准号:
    U21A20493
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    260.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    张保平
  • 依托单位:
III族氮化物半导体微谐振腔中自发辐射特性研究
  • 批准号:
    11474235
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    105.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    张保平
  • 依托单位:
垂直结构InGaN 薄膜太阳能电池研究
  • 批准号:
    61274052
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    81.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    张保平
  • 依托单位:
氮化物半导体非对称耦合微纳结构光学性质研究
  • 批准号:
    10974165
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    44.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    张保平
  • 依托单位:
厚度渐变ZnO基量子阱研究
  • 批准号:
    60876007
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    张保平
  • 依托单位:
国内基金
海外基金