GaN基LED用鉻基金屬基板的制備及其應(yīng)用研究.pdf

1、GaN作為直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于發(fā)光二極管(LED)。高功率、高光效GaN基LED具有取代白熾燈和日光燈的巨大前景。目前市場上GaN基LED襯底主要為藍(lán)寶石、SiC，本研究中心實(shí)現(xiàn)了Si襯底GaN基LED產(chǎn)業(yè)化。然而藍(lán)寶石、SiC和Si襯底都存在各自的缺陷。藍(lán)寶石由于不良導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，嚴(yán)重限制了GaN基LED的光電學(xué)性能，而且硬度高使得器件制備工藝復(fù)雜。SiC被美國壟斷，價(jià)格昂貴，成本高，不利于普通推廣。Si具有導(dǎo)

2、電、導(dǎo)熱及成本優(yōu)勢，但吸光嚴(yán)重，限制了光的輸出?？朔陨弦r底帶來的不利影響，提高GaN基LED器件的光電性能，成為目前GaN基LED器件的研究熱點(diǎn)。襯底剝離技術(shù)—將以上三種襯底上生長的GaN外延層轉(zhuǎn)移到另一種基板上，是解決這一問題的重要方法之一。目前典型的轉(zhuǎn)移基板有si和cu基板，所采用的方法是鍵合(bonding)技術(shù)。 本文在導(dǎo)師指導(dǎo)下探索了一種新的轉(zhuǎn)移基板一鉻基金屬基板制作工藝。鉻金屬除了具有普通金屬性能外，還具有反光性能

3、好，熱膨脹系數(shù)與GaN、ZnO相接近和鉻及其合金具有很強(qiáng)的抗酸抗堿性能等優(yōu)點(diǎn)，可經(jīng)受GaN基LED器件制作中的酸堿腐蝕工序。正是這些優(yōu)點(diǎn)本文展開了鉻基金屬基板制備及其在GaN基LED中的應(yīng)用的研究，所采用的方法是多弧離子鍍技術(shù)。本文作了如下研究： 1．利用多弧離子鍍膜技術(shù)和選擇性化學(xué)腐蝕方法制備了具有擇優(yōu)取向和表面質(zhì)量較好的鉻基金屬基板。研究了鎳對(duì)鉻基金屬基板性能的影響，利用316L不銹鋼靶和純鉻靶共鍍制備了分層鉻基金屬基板。用

4、EDX、XRD、SEM和顯微硬度計(jì)對(duì)鉻基金屬基板進(jìn)行表征，結(jié)果表明：鎳對(duì)鉻基金屬基板的擇優(yōu)取向、表面形貌、顯微硬度有明顯影響。316L不銹鋼靶和純鉻靶共鍍適宜制備出性能良好的鉻基金屬基板。 2．利用多弧離子鍍膜技術(shù)和選擇性化學(xué)腐蝕方法實(shí)現(xiàn)了將Si襯底上生長的GaN外延層轉(zhuǎn)移到鉻基金屬基板上。研究發(fā)現(xiàn)，316L不銹鋼靶和純鉻靶共鍍有利于提高鉻基金屬基板GaN外延片的平整度并減少其表面裂紋。另外，要減小其表面裂紋，弧電流不宜太大。