论文部分内容阅读
GaN作为直接带隙宽禁带半导体材料，已经广泛地应用于发光二极管(LED)。高功率、高光效GaN基LED具有取代白炽灯和日光灯的巨大前景。目前市场上GaN基LED衬底主要为蓝宝石、SiC，本研究中心实现了Si衬底GaN基LED产业化。然而蓝宝石、SiC和Si衬底都存在各自的缺陷。蓝宝石由于不良导热、导电性能，严重限制了GaN基LED的光电学性能，而且硬度高使得器件制备工艺复杂。SiC被美国垄断，价格昂贵，成本高，不利于普通推广。Si具有导电、导热及成本优势，但吸光严重，限制了光的输出。克服以上衬底带来的不利影响，提高GaN基LED器件的光电性能，成为目前GaN基LED器件的研究热点。衬底剥离技术—将以上三种衬底上生长的GaN外延层转移到另一种基板上，是解决这一问题的重要方法之一。目前典型的转移基板有Si和Cu基板，所采用的方法是键合(bonding)技术。本文在导师指导下探索了一种新的转移基板—铬基金属基板制作工艺。铬金属除了具有普通金属性能外，还具有反光性能好，热膨胀系数与GaN、ZnO相接近和铬及其合金具有很强的抗酸抗碱性能等优点，可经受GaN基LED器件制作中的酸碱腐蚀工序。正是这些优点本文展开了铬基金属基板制备及其在GaN基LED中的应用的研究，所采用的方法是多弧离子镀技术。本文作了如下研究：1．利用多弧离子镀膜技术和选择性化学腐蚀方法制备了具有择优取向和表面质量较好的铬基金属基板。研究了镍对铬基金属基板性能的影响，利用316L不锈钢靶和纯铬靶共镀制备了分层铬基金属基板。用EDX、XRD、SEM和显微硬度计对铬基金属基板进行表征，结果表明：镍对铬基金属基板的择优取向、表面形貌、显微硬度有明显影响。316L不锈钢靶和纯铬靶共镀适宜制备出性能良好的铬基金属基板。2．利用多弧离子镀膜技术和选择性化学腐蚀方法实现了将Si衬底上生长的GaN外延层转移到铬基金属基板上。研究发现，316L不锈钢靶和纯铬靶共镀有利于提高铬基金属基板GaN外延片的平整度并减少其表面裂纹。另外，要减小其表面裂纹，弧电流不宜太大。3．对本研究所制备的铬基金属基板GaN基LED进行了Ⅰ-Ⅴ特性、饱和特性、主波长、寿命、抗静电等分析与分析。结果表明：部分电光学性能达到实用化水平或者良好水平。