【摘 要】
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GaN作为第三代半导体材料，一直是蓝光发光二极管的主选材料。目前应用最广泛的外延GaN材料的衬底是成本较低的蓝宝石衬底，但是由于外延GaN与蓝宝石衬底的晶格常数及热膨胀系数
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GaN作为第三代半导体材料，一直是蓝光发光二极管的主选材料。目前应用最广泛的外延GaN材料的衬底是成本较低的蓝宝石衬底，但是由于外延GaN与蓝宝石衬底的晶格常数及热膨胀系数相差极大，所以会产生高密度线差排，此种高密度线差排会使生长的GaN外延层质量存在很高的位错密度，限制了GaN LED的发光效率。而图形衬底技术能有效的减少位错密度，并提高出光效率。 本文研究了蓝宝石图形衬底的制备技术，在衬底上生长GaN外延层采用的侧向外延技术，以及芯片的制备技术，并提出了几种提高芯片表面出光效率的方法。 1、研究了蓝宝石图形衬底制备中的湿法和干法刻蚀技术，得出了制备较为理想的图形衬底的技术关键和步骤，并分析了不同图形形状和不同制备方法的蓝宝石图形衬底对GaN基蓝色发光二极管的发光效率的影响。实验中发现，相同周期情况下，干法蚀刻的图形衬底对亮度的提升较大，所蚀刻的图形在高度不变的情况下，周期越小，对亮度的提升越大。 2、提出了一种利用飞秒紫外激光器来制作蓝宝石图形衬底的技术，该方法利用了激光加工方面的优势，结合多激光头切割技术设计，配合热酸及ICP制程，将大大提高产出率，降低成本，且制作过程中无需掩模，整个制作过程快速灵活，不需要绝对无尘室设备，减少了高腐蚀性化学剂的使用，更加环保。 3、提出了制备简单的可以增加LED芯片表面出光效率的方法，即芯片表面图形化方法。为了实现此方法，做了以下实验：将芯片表面蒸镀的ITO透明导电层利用湿法蚀刻技术图形化(其中做了两种不同的图形)；将芯片表面利用PECVD技术沉积的SiO2保护层分别利用干法和湿法蚀刻技术图形化。对几种表面图形化的芯片进行点测和数据分析，得出改图形化方法可以增加2％～5％的出光效率的结论。
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