导　　师： 耿魁伟

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 垂直结构GaN基LED因为具有良好的散热性能和均匀的电流扩展,已成为了GaN基LED的研究热点。然而,垂直结构LED的制备工艺复杂且不成熟。本文在完善制备垂直结构LED关键工艺流程的同时,利用激光剥离图形化蓝宝石衬底技术和KOH湿法腐蚀,制备了大功率垂直结构LED,并对此复合工艺提高外量子效率的机理进行了探究;对KOH湿法腐蚀的条件进行了优化并对具有表面微结构的垂直结构LED进行了蒙特卡洛仿真,进一步提高垂直结构LED的光萃取效率。采用激光剥离图形化蓝宝石衬底和KOH湿法腐蚀的复合工艺制备的垂直结构LED的光功率在20m A的注入电流下相比传统垂直结构LED提升了123.8%。通过分析电致发光光谱,证实KOH腐蚀能提高光萃取效率,而激光剥离图形化蓝宝石衬底能同时提升垂直结构LED的光萃取效率和内量子效率。同时发现,KOH粗化会加剧外量子效率下降,图形化蓝宝石衬底则通过降低量子阱的极化电场减缓外量子效率的下降。基于光电耦合模型的仿真模拟表明,由于粗化表面加剧了电流拥挤效应,所以表面粗化的垂直结构LED比未粗化的垂直结构LED的光萃取效率随着电流的增大下降的较快。对KOH腐蚀垂直结构LED进行条件优化研究。对于刻蚀平面VLED,使用80℃的浓度25%的KOH刻蚀LED 9min后,在100mA的注入电流下的光功率提升最大,达到164.28%;对于刻蚀剥离了图形蓝宝石衬底的VLED,使用100℃的浓度10%的KOH刻蚀6min后,在100mA的注入电流下的光功率提升最大,达到27.98%。利用蒙特卡洛光线追迹法对具有周期性表面微结构的VLED的光萃取效率进行了仿真。对比了不同形状周期性表面微结构对光萃取效率的影响,并提出了球冠和六棱锥的GaN结合表面复合微结构阵列,具有此复合表面微结构的垂直结构LED相对于表面平整的垂直结构LED光萃取效率提升了234.4%。

关 键 词： 垂直结构 光萃取效率 图形化蓝宝石衬底 湿法腐蚀 表面微结构

领　　域： []