激光剥离技术制备氮化镓发光二极管
1. 氮化镓激光剥离的前期研究
1.1 表面形貌与气压条件
在不同气压条件下处理氮化镓(GaN)样品,其表面形貌会有所不同。在大气压条件下处理的样品,表面形貌的均方根值(RMS)约为 4 - 14 纳米;而在低压条件下处理的样品,RMS 约为 30 - 36 纳米。这表明大气压条件下 GaN 材料分解后的表面形貌相对更好,因此后续的 GaN 激光剥离(LLO)过程是在大气环境中进行的。
1.2 激光相互作用的热模型
1.2.1 温度上升的确定
使用一维热流方程来确定受辐照 GaN 薄膜的温度上升。相关公式如下:
- 入射激光在深度 $z$ 和时间 $t$ 处的功率密度 $I(z,t)$ 为:
[I(z,t) = (1 - R)I_0(t)e^{-\alpha z}]
其中,$T$、$\rho$、$C_p$、$k$ 和 $\alpha$ 分别是 GaN 的温度、密度、比热容、热导率和光吸收系数。假设薄膜是均匀吸收介质,入射功率密度可表示为:
[(T(z,t) = \sum_{n = -\infty}^{\infty}(1 - R)\frac{I_0(t)}{K}\left[\text{ierfc}\left(\frac{z - nL}{2\sqrt{Kt}}\right)\right]]
为了方便表示,引入扩散长度 $\xi = \sqrt{2Kt}$。对于均匀表面源的入射功率密度,有:
[(T(t) = \frac{(1 - R)I_0(t)}{\sqrt{\pi K\xi}}]
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