蓝宝石衬底的图形化及MOCVD外延生长.pdf

简介：
本文详细探讨了蓝宝石衬底的图形化处理技术及其在金属有机化学气相沉积（MOCVD）中的应用，分析了图形化对氮化镓基材料外延生长的影响。 在半导体材料领域内，蓝宝石衬底被广泛用于外延生长氮化镓（GaN）等化合物半导体材料的基板，这些材料常应用于制造LED（发光二极管）和激光二极管。MOCVD技术是一种通过化学气相沉积方法制备薄膜的技术，其可以提供均匀且高纯度的材料层。 本段落档详细解释了图形蓝宝石衬底的设计、制作以及如何利用MOCVD在这些衬底上生长GaN薄膜，并生产出基于GaN的LED。文档特别关注氮化镓外延技术的研究，特别是外延横向过长（ELOG）技术的应用。ELOG能够降低位错密度并提升GaN薄膜的质量，通过控制晶格缺陷在基板中的传播来减少晶体内的位错。 接下来，文中描述了从ELOG到图形化蓝宝石衬底(PSS)的发展历程及其优势。PSS技术不仅进一步改善了材料质量、减少了热应力，并提高了氮化镓与蓝宝石之间的反射率；而且相较于ELOG通常只需一次生长过程，大大提升了生产效率并避免了多步骤过程中可能引入的掺杂或污染问题。 文档还介绍了不同形式的PSS——包括微米级槽状、柱状和金字塔形图案。这些形态各有特点，比如能够优化光提取效率，使原本逸出器件表面之外的光线重新导向至逃逸锥中，从而提高LED的整体发光效果。 此外，本段落档探讨了利用PSS生长氮化镓薄膜及其对GaN基LED性能的影响。通过减少缺陷、消除极化场和控制不均匀性等手段提高了内部效率；而优化晶体生长过程与器件结构设计，则进一步增强了光从芯片中逸出的能力，提升了LED的光输出功率。 文档还简要回顾了氮化物LED在一般照明、LCD背光单元、汽车信号灯及户外全彩显示屏中的应用进展。这些技术的进步对于节能减排和推动照明产业的发展具有重要意义；不仅打破了传统照明领域的世界记录，在其他领域也展现了卓越性能。 综上所述，本段落档详细探讨了图形蓝宝石衬底及其MOCVD外延生长技术在GaN材料与器件制备中所发挥的关键作用，并通过ELOG及PSS技术显著改善了薄膜质量、减少了位错密度以及增强了光提取效率，在LED制造领域具有重要的应用价值。