12、激光剥离技术制备氮化镓发光二极管

激光剥离技术制备氮化镓发光二极管

1. 引言

基于氮化镓（GaN）的宽带隙半导体被广泛应用于蓝光发光二极管（LED）和激光二极管等光电器件。由于难以生长块状GaN，这些器件通常异质外延生长在蓝宝石和碳化硅（SiC）等不同的衬底上。其中，蓝宝石是最常用的衬底，因其成本较低。然而，蓝宝石衬底的电导率和热导率较差，与其他化合物半导体光电器件相比，器件的制作工艺步骤相对复杂。

因此，通过分离蓝宝石衬底，在导电和导热的衬底上制造基于GaN的发光器件是非常理想的。为实现这一过程，人们采用了多种技术，包括金属化、晶圆键合、剥离和层转移等。

激光剥离（LLO）技术已被用于制造无蓝宝石衬底的独立式InGaN LED和LD。通过结合LLO工艺、新型p型欧姆接触金属化和晶圆键合技术，可以制造出具有不同结构的独立式LLO - LED，如p面朝上和p面朝下配置的铜衬底上的LED，以及大面积发光的LED。研究表明，p面朝下的LLO - LED可以提高光输出功率、在高电流下工作并增加基于GaN的LED的热容量。

2. 传统LED的当前问题

2.1 p型欧姆接触的热稳定金属化

对于基于GaN的光电器件，具有低接触电阻的良好欧姆接触至关重要。对于n型GaN，使用Ti/Au、Ti/Al和Ti/Al/Ni/Au等合金成分可以实现相对较低的接触电阻（10⁻⁵~10⁻⁸ Ω - cm²）。然而，对于p型GaN，由于以下两个主要原因，很难在p型GaN层上获得低电阻的欧姆接触：
- 难以实现高空穴载流子浓度 ：p型GaN通常通过在金属有机化学气相沉积（MOCVD）或分子束外延（MBE）中掺杂镁（Mg）来实现。与