發(fā)布時(shí)間：2017-08-27 22:31

  本文關(guān)鍵詞：LED用圖形化藍(lán)寶石襯底的酸刻蝕行為研究

  更多相關(guān)文章： 濕法刻蝕 c面藍(lán)寶石單晶 圖形化藍(lán)寶石襯底 形貌演變 刻蝕速率

【摘要】：圖形化藍(lán)寶石襯底是在平片藍(lán)寶石襯底表面刻蝕出周期性圖形陣列,其在提升GaN基LED的發(fā)光性能方面具有較大優(yōu)勢。針對目前濕法刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底的刻蝕機(jī)理不深入的問題,本文系統(tǒng)研究了刻蝕劑和刻蝕時(shí)間對c面藍(lán)寶石單晶和圖形化藍(lán)寶石襯底的酸刻蝕行為的影響,深入研究了濕法刻蝕過程中圖形化藍(lán)寶石襯底的圖形形貌演變、幾何尺寸、刻蝕晶面暴露順序和晶面刻蝕速率,并探討了c面藍(lán)寶石單晶和圖形化藍(lán)寶石襯底的濕法刻蝕機(jī)理。研究結(jié)果為圖形化藍(lán)寶石襯底的濕法刻蝕提供了理論指導(dǎo),為實(shí)現(xiàn)圖形化藍(lán)寶石襯底表面圖形結(jié)構(gòu)的精細(xì)控制提供了理論基礎(chǔ)。運(yùn)用AFM與SEM表征,對比研究磷酸、硫酸和磷酸硫酸混合刻蝕劑對c面藍(lán)寶石單晶的濕化學(xué)刻蝕行為,磷酸、硫酸和磷酸硫酸混合刻蝕劑對c面藍(lán)寶石單晶均具有刻蝕能力,其中磷酸、硫酸混合刻蝕劑對c面藍(lán)寶石單晶刻蝕能力最強(qiáng),對藍(lán)寶石單晶c面具有最快的刻蝕速率(15.46 nm/min)。硫酸與藍(lán)寶石單晶反應(yīng)生成不溶于硫酸的Al_2(SO_4)_3·17H_2O晶體,Al_2(SO_4)_3·17H_2O晶體對其底部藍(lán)寶石單晶具有保護(hù)作用,并且Al_2(SO_4)_3·17H_2O晶體隨刻蝕時(shí)間增加而不斷增長,使藍(lán)寶石單晶表面被硫酸刻蝕出具有多級臺階結(jié)構(gòu)的四角錐體圖形。系統(tǒng)研究磷酸、硫酸和磷酸硫酸混合刻蝕劑對圖形化藍(lán)寶石襯底的濕化學(xué)刻蝕行為。磷酸刻蝕劑中圖形化藍(lán)寶石襯底表面圖形形貌隨刻蝕時(shí)間演變:由圓錐形轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑娼清F形,最后轉(zhuǎn)變?yōu)槿清F形,圖形的尺寸不斷縮小。利用SEM和AFM表征得到的圖形尺寸信息,準(zhǔn)確確定刻蝕過程中暴露的(11 05)和(11 07)晶面,(11 05)晶面的刻蝕速率為64.13 nm/min,(11 07)晶面的刻蝕速率為34.73nm/min。硫酸對圖形化藍(lán)寶石襯底的表面圖形具有刻蝕能力,但由于高溫硫酸與圖形化藍(lán)寶石襯底反應(yīng)生成不溶于硫酸溶液的Al_2(SO_4)_3·17H_2O晶體,不規(guī)則分布的Al_2(SO_4)_3·17H_2O晶體對其底部藍(lán)寶石具有保護(hù)作用,阻礙硫酸對圖形的刻蝕,藍(lán)寶石襯底表面圖形的形狀發(fā)生不規(guī)則演變,圖形形貌不再均一。刻蝕劑為磷酸、硫酸混合溶液(體積比為1:1),圖形化藍(lán)寶石襯底表面圖形形貌隨刻蝕時(shí)間演變:圖形由圓錐形轉(zhuǎn)變?yōu)榱清F形,最后轉(zhuǎn)變?yōu)槿清F形,圖形的尺寸不斷縮小。
【關(guān)鍵詞】：濕法刻蝕 c面藍(lán)寶石單晶 圖形化藍(lán)寶石襯底 形貌演變 刻蝕速率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN312.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章緒論9-26
• 1.1 課題研究的背景和意義9-11
• 1.2 圖形化藍(lán)寶石襯底在LED中的作用機(jī)理11-13
• 1.2.1 圖形化藍(lán)寶石襯底對LED光提取效率的影響11
• 1.2.2 圖形化藍(lán)寶石襯底對GaN外延層晶體質(zhì)量的影響11-13
• 1.3 圖形化藍(lán)寶石襯底的圖形形貌研究進(jìn)展13-18
• 1.3.1 凹槽形圖形化藍(lán)寶石襯底13-15
• 1.3.2 圓孔形圖形化藍(lán)寶石襯底15-16
• 1.3.3 梯形和圓錐形圖形化藍(lán)寶石襯底16-17
• 1.3.4 半球形圖形化藍(lán)寶石襯底17-18
• 1.4 圖形化藍(lán)寶石襯底的制備技術(shù)研究進(jìn)展18-24
• 1.4.1 干法刻蝕技術(shù)制備圖形化藍(lán)寶石襯底的研究進(jìn)展18-20
• 1.4.2 濕法刻蝕技術(shù)制備圖形化藍(lán)寶石襯底的研究進(jìn)展20-24
• 1.5 目前存在的問題與挑戰(zhàn)24
• 1.6 本課題主要研究內(nèi)容24-26
• 第2章實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方法26-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及材料26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器及表征方法26-27
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法27-29
• 2.3.1 藍(lán)寶石單晶的清洗27
• 2.3.2 圖形化藍(lán)寶石襯底的清洗27-28
• 2.3.3 覆蓋SiO_2掩膜的c面藍(lán)寶石單晶的制備28
• 2.3.4 藍(lán)寶石單晶的濕法刻蝕28-29
• 2.4 表征方法29-31
• 2.4.1 SEM表征29
• 2.4.2 AFM表征29
• 2.4.3 X射線衍射分析29-31
• 第3章c面藍(lán)寶石單晶的濕化學(xué)刻蝕行為研究31-45
• 3.1 磷酸對c面藍(lán)寶石單晶的濕化學(xué)刻蝕行為研究31-33
• 3.2 硫酸對c面藍(lán)寶石單晶的濕化學(xué)刻蝕行為研究33-38
• 3.3 磷酸、硫酸混合液對c面藍(lán)寶石單晶的濕化學(xué)刻蝕行為研究38-39
• 3.4 磷酸和硫酸刻蝕劑對c面藍(lán)寶石刻蝕速率的研究39-44
• 3.4.1 覆蓋無序SiO_2掩膜的藍(lán)寶石襯底的制備39-41
• 3.4.2 磷酸刻蝕劑對c面藍(lán)寶石刻蝕速率的研究41-43
• 3.4.3 磷酸、硫酸混合溶液對c面藍(lán)寶石刻蝕速率的研究43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章磷酸和硫酸對圖形化藍(lán)寶石襯底的濕化學(xué)刻蝕行為研究45-60
• 4.1 磷酸對圖形化藍(lán)寶石襯底的濕化學(xué)刻蝕行為研究45-57
• 4.1.1 磷酸刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底前期階段的刻蝕行為47-51
• 4.1.2 磷酸刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底中期階段的刻蝕行為51-54
• 4.1.3 磷酸刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底后期階段的刻蝕行為54-57
• 4.2 硫酸對圖形化藍(lán)寶石襯底的濕化學(xué)刻蝕行為研究57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章磷酸和硫酸混合刻蝕劑對圖形化藍(lán)寶石襯底的濕化學(xué)刻蝕行為研究60-71
• 5.1 硫酸、磷酸溶液刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底前期階段的刻蝕行為61-65
• 5.2 硫酸、磷酸溶液刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底中期階段的刻蝕行為65-67
• 5.3 硫酸、磷酸溶液刻蝕圖形化藍(lán)寶石襯底后期階段的刻蝕行為67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果80-82
• 致謝82

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1 謝瀚逸;;白光LED蓄勢待發(fā)、精彩可期[J];電子技術(shù);2007年06期

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3 ;第二屆超高亮度發(fā)光二極管(LED)和半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展與應(yīng)用論壇征文啟事[J];液晶與顯示;2005年05期

4 方佩敏;;LED是怎樣發(fā)出白光的[J];電子制作;2006年10期

5 谷青;;將來白光LED可能會達(dá)到的水平[J];光源與照明;2007年01期

6 王德劉;傅仁利;何洪;宋秀峰;沈源;;白光LED用光轉(zhuǎn)換材料的研究與發(fā)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2007年08期

7 ;白光LED專利網(wǎng)薄弱化引發(fā)市場混戰(zhàn)[J];電源世界;2007年04期

8 ;康佳LED:產(chǎn)業(yè)布局提速造百億增長點(diǎn)[J];光機(jī)電信息;2008年12期

9 ;雷曼光電低衰減的白光LED給照明帶來無限生機(jī)[J];現(xiàn)代顯示;2008年Z1期

10 楊軍平;吳欣慧;秦長海;;LED智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];電子產(chǎn)品世界;2009年06期

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1 夏長泰;;白光LED新型熒光襯底的探索與制備[A];第15屆全國晶體生長與材料學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 李勝利;蘇科;張麗;張弈;何柱國;;音樂調(diào)制LED植物生長器的研究[A];中國科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會生物物理與重大疾病分會論文摘要集[C];2005年

3 肖志國;;白光LED用新型發(fā)光粉和芯片研究進(jìn)展[A];第11屆全國發(fā)光學(xué)學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2007年

4 張繼輝;;淺談半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)及其應(yīng)用[A];中國電子學(xué)會可靠性分會第十四屆學(xué)術(shù)年會論文選[C];2008年

5 彭萬華;;超高亮度和白光LED在祖國大陸的現(xiàn)狀及發(fā)展[A];海峽兩岸第十屆照明科技與營銷研討會專題報(bào)告文集[C];2003年

6 郭子菱;;LED特殊照明應(yīng)用——植物照明新商機(jī)[A];海峽兩岸第十七屆照明科技與營銷研討會專題報(bào)告暨論文集[C];2010年

7 余仕文;;高性能q憊絳圓牧霞捌湓跇�、LEDt氨Ｉ現(xiàn)產(chǎn)捎肹A];2010年海峽兩岸功能性復(fù)合材料論壇論文集[C];2010年

8 張萬生;趙敏;;白光LED失效機(jī)理的研究[A];第二屆中國包頭·稀土產(chǎn)業(yè)論壇專家報(bào)告集[C];2010年

9 蔣吉強(qiáng);唐德良;李治強(qiáng);;影響白光LED衰減的關(guān)鍵因素研究[A];首屆珠中江科協(xié)論壇論文集[C];2011年

10 蔡明誠;;廣場、景觀、應(yīng)用LED新啟示[A];2007年中國（廈門）LED照明與裝飾論壇暨城市夜景建設(shè)研討會論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 田鳳;LED廣告游船國慶亮相重慶兩江[N];中國旅游報(bào);2009年

2 本報(bào)記者 程久龍;“專利門”卡住中國LED 深圳企業(yè)抱團(tuán)出擊[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2010年

3 記者 郜天一;千元級LED電視“忽悠”消費(fèi)者[N];哈爾濱日報(bào);2011年

4 工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進(jìn)中心 羅佳秀 范兵 謝學(xué)軍;采取靈活策略應(yīng)對LED專利重壓[N];中國電子報(bào);2012年

5 蔡維希;新一代白光LED材料研發(fā)成功[N];中國化工報(bào);2013年

6 詩文;臺白光LED明年市場占有率達(dá)五成[N];電子資訊時(shí)報(bào);2004年

7 鄧楠 《金周刊》記者 丁一;未來新概念——白光LED讓資本趨之若鶩[N];中國經(jīng)營報(bào);2001年

8 湖南 肖國平;維修白光LED臺燈[N];電子報(bào);2007年

9 許志順 DigiTimes;臺廠白光LED：難逃日廠專利緊箍咒[N];電子資訊時(shí)報(bào);2006年

10 記者 萬林 北京;白光LED迎來發(fā)展機(jī)遇 2008年將增長16%[N];電子資訊時(shí)報(bào);2008年

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1 邱忠賢;LED用多色熒光粉的制備、發(fā)光性質(zhì)與發(fā)光機(jī)理研究[D];湖南師范大學(xué);2016年

2 于音;白光LED用稀土離子摻雜熒光材料的制備及光譜性能研究[D];南開大學(xué);2013年

3 嚴(yán)小松;白光LED用熒光材料的制備與性能研究[D];上海交通大學(xué);2011年

4 王樂;白光LED高效封裝結(jié)構(gòu)及燈具級散熱機(jī)理的研究[D];浙江大學(xué);2012年

5 湯安;白光LED用含銦及鈮酸釓紅色熒光粉的發(fā)光性能研究[D];重慶大學(xué);2012年

6 張建立;硅襯底氮化鎵基黃光LED外延生長與器件性能研究[D];南昌大學(xué);2014年

7 慈志鵬;幾種LED用氧化物基熒光粉的制備和發(fā)光性能研究[D];蘭州大學(xué);2010年

8 肖芬;紫外激發(fā)白光LED熒光粉的制備及發(fā)光特性研究[D];華南理工大學(xué);2011年

9 谷捚鑫;白光LED用氮系熒光粉的可控制備及發(fā)光性能調(diào)控[D];東華大學(xué);2011年

10 李廣環(huán);白光LED用熒光粉的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李文杰;無線LED智能照明控制系統(tǒng)的低功耗研究與設(shè)計(jì)[D];華南理工大學(xué);2015年

2 關(guān)沃歡;LED遠(yuǎn)程熒光膜片照明系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 唐洪亮;基于YAG系熒光粉的白光LED可靠性研究[D];華南理工大學(xué);2015年

4 陳思秋;白光LED用NaLaBB'O_6熒光粉的發(fā)光性能研究[D];陜西科技大學(xué);2015年

5 張華健;LED白光在二次配光設(shè)計(jì)中的顏色均勻性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

6 李榮玲;基于白光LED的可見光通信系統(tǒng)[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

7 常文瑞;紫外、近紫外白光LED用鋁酸鹽、硅酸鹽發(fā)光材料的制備及發(fā)光性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

8 秦琳;暖白光LED用新型紅色熒光粉的制備與性能研究[D];蘇州大學(xué);2015年

9 柳少華;暖白光LED用紅色熒光粉的制備及發(fā)光性質(zhì)研究[D];江西理工大學(xué);2015年

10 牛雅亮;基于LED的便攜式土壤有機(jī)質(zhì)檢測儀的研制[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

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本文編號：746186