GaN基LED衬底微纳结构研究
本文运用飞秒激光刻蚀技术和化学技术制作了LED图形衬底，使用金相显微镜和扫描电镜观察了衬底的微纳结构。介绍了MOCVD设备生长GaN基LED外延片的方法以及LED的封装和性能的表征。分析讨论不同方法的图形衬底引起的量子阱结构不同所致的LED发光特性的变化。结果表明，蓝宝石衬底不同的微纳结构和尺寸对发光效率和光谱有明显影响。
毕业论文关键词:湿法刻蚀；激光刻蚀；LED衬底；微纳结构；量子阱
Study on micro/nanostructure substrate for InGaN/GaN LED
Abstract：The main item on the LED substrate production technology nanostructures. For the Si wafer and sapphire substrate to produce several different micro-nano structure by femtosecond laser etching and wet etching methods, we analyzed and discussed the existing PSS substrate for LED emission spectrum, luminous efficiency and other properties affected.
This paper is mainly concerned with impact of Patterned substrates on the photoelectricty performance of GaN—based LED light—emitting diode．Then，GaN-based LED epitaxial was grown using MOCVD equipments through lateral epitaxial growth method．It describes the MOCVD growth of GaN-based LED device wafer characterization methods and packaging and performance LED's. Graphical analysis of changes in the quantum well structure discussed different methods due to the substrate due to a difference of LED emission characteristics. The results show that the sapphire substrate different micro-nano structure and size have a significant effect on the luminous efficiency and spectrum.
Key words: Wet etching; Laser etching; structure of LED substrate; The micro nano； GaN epitaxial layer；quantum well
目 录
1 概述 1
1.1课题的背景 1
1.2 Si衬底的可行性 4
1.3课题的目的 4
2 LED衬底微纳结构的制作及表征 5
2.1湿法刻蚀（化学方法） 5
2.1.1湿法刻蚀的原理 5
2.1.2微纳结构衬底的制备实验（化学刻蚀） 7
2.2干法刻蚀 9
2.2.1干法刻蚀的原理 9
2.2.2干法刻蚀实验 11
2.2.3实验操作要求 12
2.3衬底微纳结构参数表征 13
图2.22 蓝宝石表面微纳结构 21
3 MOCVD外延生长 22
3.1反应腔 22
3.2气体控制及混合系统 22
3.3反应源 23
3.4废气处理系统 23
4 LED性能参数分析 25
4.1发射光谱 25
4.2光通量 25
5 总结 27
5.1影响蓝宝石图形衬底作用因素 27
5.1.1制备方法 27
5.1.2图形尺寸 27
6展望 29
致谢 30
参考文献: 31
1 概述
图形化衬底技术通过物理或者化学的方法在蓝宝石衬底表面制作具有微小结构的图形，然后再在这种微小结构的图形的衬底表面进行LED材料外延。
PSS(蓝宝石图形化衬底)是指在蓝宝石衬底上制作出具有周期性的图形。具体指利用光刻工艺将蓝宝石衬底表面的镀膜上刻出图形，即在蓝宝石衬底上制作出具有周期性的图形。具体过程是使用光刻工艺将蓝宝石衬底表面刻出图形，之后用ICP[6]。或者使用湿法刻蚀技术刻蚀蓝宝石衬底，镀膜后生长GaN材料，使GaN材料的纵向外延变为横向外延。材料的纵向外延变为横向外延。可以有效减少GaN外延材料的位错密度，提高光析出效率，改变了外部的光路，降低了全反射。引起频谱的变化是因为量子阱的变化引起的或者含铟量的不同（应力不同 气流不同 外延片生长温度不同），提高内量子效率，外延材料的位错密度，减小反向漏电流，提高LED的寿命。