目前藍(lán)寶石在LED市場(chǎng)中的應(yīng)用范圍變得越來(lái)越普遍,這歸因于其較低的制造成本。盡管如此,GaN(氮化鎵)薄膜和藍(lán)寶石襯底之間較大的晶格失配(15%)和熱膨脹系數(shù)失配(25%)導(dǎo)致高位錯(cuò)密度和殘余應(yīng)力,這嚴(yán)重降低了內(nèi)部量子效率并影響GaN基LED的光學(xué)和電學(xué)性能。為了提高在藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的GaN薄膜的性能,本文通過(guò)采用圖形化襯底的方式來(lái)提高在襯底上生長(zhǎng)的GaN的結(jié)晶質(zhì)量以及通過(guò)尋找替代襯底的方式來(lái)改善GaN基LED的性能。本文通過(guò)飛秒激光刻蝕藍(lán)寶石襯底形成條紋狀得圖形化藍(lán)寶石襯底上,并在條紋狀的圖形化藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)了具有更高結(jié)晶質(zhì)量的的c面GaN外延層。通過(guò)SEM觀察的表面形態(tài)揭示了條紋狀凹槽的細(xì)節(jié),這是改善結(jié)晶度的主要因素。通過(guò)測(cè)量XRD,我們得到條紋樣品的FWHM為0.302°,遠(yuǎn)小于平面樣品,而晶粒尺寸為31.3 nm,大于平面樣品的晶粒大小。此外,通過(guò)拉曼光譜的測(cè)量,在GaN外延層中也發(fā)現(xiàn)了更小的壓應(yīng)力。與平面基板相比,條紋槽有助于減小晶格之間壓應(yīng)力并提高結(jié)晶質(zhì)量。吸收光譜也證明了相同的結(jié)果。條紋PSS的帶隙估計(jì)為3.43eV,與3.4 eV的理論值很接近。總之,通過(guò)飛秒激光燒...

【文章頁(yè)數(shù)】：41 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 LED的發(fā)展歷史
    1.2 GaN基 LED的概述
        1.2.1 GaN基 LED的制備及其結(jié)構(gòu)
        1.2.2 GaN基 LED的發(fā)光原理
    1.3 GaN基 LED的性能表征
        1.3.1 GaN基 LED的光學(xué)性能
        1.3.2 GaN基 LED的電學(xué)性能
        1.3.3 GaN基 LED的熱學(xué)性能
        1.3.4 GaN基 LED的力學(xué)性能
        1.3.5 GaN基 LED的可靠性性能
第2章 GaN基 LED的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
    2.1 基于傳統(tǒng)襯底的GaN基 LED
        2.1.1 藍(lán)寶石襯底
        2.1.2 碳化硅襯底
    2.2 基于新型襯底的GaN基 LED樣品測(cè)試
        2.2.1 圖形化藍(lán)寶石襯底
        2.2.2 硅襯底
第3章 實(shí)驗(yàn)及表征手段
    3.1 條紋狀圖形化藍(lán)寶石襯底GaN基 LED的制備
    3.2 硅襯底GaN基LED的制備
    3.3 表征手段
        3.3.1 X射線衍射(XRD)
        3.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)
        3.3.3 原子力顯微鏡(AFM)
        3.3.4 光致發(fā)光光譜(PL)
        3.3.5 電致發(fā)光光譜(EL)
        3.3.6 拉曼散射譜(Raman)
        3.3.7 結(jié)溫測(cè)試儀
第4章 基于條紋狀圖形化藍(lán)寶石襯底GaN基 LED性能分析
    4.1 條紋狀PSS的表面微觀形貌
    4.2 GaN外延片結(jié)晶質(zhì)量及應(yīng)力分析
        4.2.1 XRD表征測(cè)試
        4.2.2 Laman光譜表征測(cè)試
        4.2.3 吸收光譜表征測(cè)試
    4.3 條紋狀藍(lán)寶石襯底上GaN外延片光學(xué)性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 基于硅襯底GaN基 LED的性能分析
    5.1 硅襯底與藍(lán)寶石襯底LED的結(jié)構(gòu)對(duì)比分析
    5.2 硅襯底GaN基 LED熱學(xué)性能研究
    5.3 硅襯底GaN基 LED可靠性性能研究
        5.3.1 高溫高濕及冷熱沖擊測(cè)試
        5.3.2 老化測(cè)試
    5.4 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文情況



本文編號(hào)：3765095