一、LASER LIFT-OFF OF GaN THIN FILMS FROM SAPPHIRE SUBSTRATES（论文文献综述）
潘祚坚,陈志忠,焦飞,詹景麟,陈毅勇,陈怡帆,聂靖昕,赵彤阳,邓楚涵,康香宁,李顺峰,王琦,张国义,沈波[1]（2020）在《面向显示应用的微米发光二极管外延和芯片关键技术综述》文中指出随着显示技术的不断发展,高度微型化和集成化成为显示领域主要的发展趋势.微米发光二极管（lightemitting diode, LED）显示是一种由微米级半导体发光单元组成的阵列显示技术,在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和稳定性等方面相比于液晶显示和有机发光二极管显示均具有巨大的优势,应用前景十分广阔,同时也被视为下一代显示技术.目前商用的5G通信技术与显示领域的虚拟现实、增强现实和超高清视频等技术的结合,将进一步推动微米LED显示产业的发展.在面临发展机遇的同时,微米LED显示领域也存在着一些基础科学技术问题需要解决.本文主要总结了微米LED显示从2000年以来的一些研究进展,重点介绍了微米LED显示在外延生长和芯片工艺两方面存在的主要问题和可能的解决方案.在外延生长方面主要介绍了缺陷控制、极化电场控制和波长均匀性等研究进展,芯片工艺方面主要介绍了全彩色显示、巨量转移和检测技术等进展情况,并对微米LED显示在这两方面的发展趋势进行了讨论.
陈曦午[2]（2020）在《Si衬底上GaN基嵌入式电极结构LED芯片的设计与制备》文中认为大功率低成本的功率型LED芯片是固态照明技术未来发展的核心,然而诸如电流拥挤、efficiency droop效应、芯片的热效应等技术难题一直限制着LED功率的进一步发展,解决这些技术难题是实现低成本的功率型LED芯片的关键所在。嵌入式电极结构作为一种新的LED芯片结构,在LED芯片大尺寸大功率的发展方向上具有巨大潜力。本文以结构设计为切入点,探究了嵌入式电极结构LED芯片的仿真设计与工艺优化,解决了 LED芯片内的电流拥挤问题。主要研究内容与结论如下:1、利用APSYS仿真软件模拟了插入GaN/AlGaN超晶格结构后的嵌入式电极结构LED芯片物理模型,发现超晶格结构对于电流扩展的作用随着AlGaN掺杂浓度的降低以及Al组分的增加而增强,但同时也由于势垒的作用使得工作电压增大。结合生产实际选用掺杂浓度为2×1018 cm-3的GaN/Al0.12Ga0.88N超晶格层引入现有的LED外延结构中并制成芯片,结果显示亮度提升超过3%,电压升高0.02 V,实际的光电效率提高1.4%。2、对比了 Cr/Al基四元金属与Ti/Al基四元金属的欧姆接触特点与热稳定性。Cr/Al基金属沉积后即可形成欧姆接触,接触电阻率为8.82×10-5Ω·cm-2,并且在较高温度退火时仍能保持相当的欧姆接触性能,证明了 Cr/Al基四元金属层更加适合嵌入式电极结构LED芯片制备。3、讨论了刻蚀与表面处理工艺对于Ga面GaN表面能带弯曲程度的影响。证明了使用Cl2&N2混气体进行ICP刻蚀,结合电极蒸镀前使用SPM溶液进行表面清洁处理能够使n-GaN的表面能带弯曲由1.4 eV降低至0.54 eV,因此接触电阻率大幅度降低至4.41×10-5 Q·cm-2。最终制备成LED器件时,统计数据显示优化的工艺降低了 0.1 V的工作电压并大幅度收窄了分布范围。
吴瑾照[3]（2019）在《氮化物半导体FP谐振腔中激子光子相互作用研究》文中提出GaN基材料是第三代宽禁带直接带隙半导体,其辐射复合效率高,物理化学性质优异。通过调整材料组分,其发光波长可以覆盖整个可见光波段。GaN基材料已经被用来制作商业化的半导体光电器件,尤其是蓝、绿光波段的发光二极管。另一方面,GaN基垂直腔面发射激光器（Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL）越来越受到国际上的关注,目前已经在光注入和电注入下实现激射。激射阈值是衡量VCSEL性能的一个重要参数,降低激射阈值是一个永恒的目标,利用激子极化激元被认为是实现极低阈值的有效途径。由于GaN基材料具有较大的激子结合能,当作为有源区嵌入谐振腔中,可以实现在室温下的激子-光子的强耦合作用,实现稳定的激子极化激元激射。但是在InGaN量子阱中,In组分的不均匀性会造成激子的非均匀展宽,内建电场会引起激子振子强度的减小,这些都会影响激子-光子之间的相互作用。本文围绕InGaN量子阱,结合双介质膜分布布拉格反射镜（Distributed Bragg Reflector,DBR）构成的谐振腔,开展基于激子-光子弱相互作用的低阈值VCSEL以及基于激子-光子强相互作用的激子极化激元的研究。主要研究内容包括以下几个方面:（1）谐振腔的工作原理分析与结构设计:通过对谐振腔结构中光场的分布以及限制因子,谐振腔的模式分布等物理性质进行分析与计算,设计可以增强激子与光子相互作用的谐振腔结构。（2）低阈值VCSEL器件的制备以及性能测试分析:采用较薄的量子阱层以及多个量子阱的耦合结构,提高了激子的结合能和振子强度,大幅度降低了非均匀展宽的负面影响;同时通过改进键合工艺,优化激光剥离以及化学机械抛光工艺参数,制备出具有纳米级表面粗糙度以及高质量的全介质膜DBR的谐振腔。在此基础上制备了目前世界上最低阈值、基于激子-光子弱耦合的VCSEL光子激射。（3）减小谐振腔的长度增加激子-光子的耦合效率:通过控制化学机械抛光过程中的压力以调整谐振腔的减薄过程,进一步减小谐振腔的长度从而将激子-光子的相互作用由弱耦合转向强耦合。采用角分辨测试方法调整腔模光子与激子之间的能量失谐,观测到了激子极化激元的色散关系;在低激发功率下获得的Rabi分裂值高达130meV。另一方面,利用楔形谐振腔,通过不同腔长来调谐光子的能量,观察到了激子与光子的强耦合以及激子极化激元的色散关系。（4）激子极化激元激射:通过傅立叶成像角分辨率测试系统,得到不同激发功率下的发光强度的mapping图,首次观察到基于InGaN量子阱的激子极化激元的激射。通过对mapping图的分析,得到激子极化激元在激发功率达到阈值之后,发光强度随着激发功率的增加呈现非线性增加,荧光光谱的峰位出现蓝移,以及线宽增加的现象,分析了有关的物理机理;进一步增加激发功率,观察到了光子激射。讨论对比了激子极化激元激射与光子激射性质的区别。本文结果证明通过合理设计QW结构,以及利用高质量谐振腔,可以减小非均匀展宽的负面影响,预计非均匀展宽在扩大到157meV的情况下仍能实现激子-光子的强耦合。本项目首次观察到了 InGaN量子阱中激子极化激元的激射,为极低阈值可见光激光器件提供科学参考。
李颖倩[4]（2018）在《深紫外AlGaN低维材料光学性质及应用研究》文中研究说明目前,深紫外波段激光源的缺乏严重制约了深紫外仪器和前沿技术的开发。半导体深紫外激光光源具有频率高、体积小、节能环保、使用寿命长等优势,可广泛用于杀菌净化、疾病治疗、信息技术、微机加工等领域。对于AlGaN低维材料光学性质、发光机制的研究有助于光电器件的制备、有源区结构的优化与发光效率的提升。本论文通过光致荧光测量和分析,详细研究了 AlGaN量子阱和AlGaN量子点的光学性质。同时,采用AlGaN量子点结构的外延薄膜进行深紫外光泵垂直腔面发射激光器（VCSEL）的制备尝试,并对首批样品存在的问题及改进方向作出讨论。主要研究内容包括:（1）从低温变功率光致发光（PL）测试和变温光致发光测试（PL）两个方面对AlGaN多量子阱和AlGaN量子点的发光特性进行了深入讨论,并对两种材料的测试结果展开对比。低温变功率PL测试中的强度拟合表明两种材料在低温下主要复合方式存在差异,较小的峰位和半高宽变化突出了 AlGaN量子阱样品较弱的极化电场,而AlGaN量子点的峰位蓝移分别由低激发功率下的库仑屏蔽作用和高功率下能带填充效应导致。此外,通过Arrhenius公式拟合以及不同的载流子迁移动力学模型分别对变温PL结果中发光强度、峰位和半高宽随温度的变化规律做出了可能的解释。从两者的对比可以知道AlGaN量子阱外延薄膜中贯穿位错对应力的释放导致更弱的极化电场和更低的内量子效率,而AlGaN量子点结构比AlGaN量子阱结构具有更强的量子限制效应。（2）对AlGaN基深紫外光泵VCSEL器件进行了高反射率分布布拉格反射镜（DBR）的模拟、工艺流程设计、激光剥离试验以及器件性能测试。模拟得到了VCSEL腔内反射谱和光场分布,设计使得量子点位于波腹（光强最大）处以增加有源区与光场的耦合效率;用不同的激光能量对AlGaN量子阱样品和AlGaN量子点样品进行激光剥离试验,通过不断地尝试,挑选出最适合进行器件制备的样品以及对应的剥离能量。经过生长下DBR、胶键合、激光剥离以及生长上DBR等工艺步骤,本研究小组获得首批VCSEL样品。器件的测试结果观察到了与腔模对应的模式发光,但由于腔内的光损耗较大,没有观察到激射。
周朝旭,罗超,张保国,王静辉,甄珍珍,李晓波,潘柏臣[5]（2016）在《LED制备中剥离技术的研究进展》文中指出随着LED芯片功率的增加,结温升高导致传统LED芯片的可靠性和使用寿命明显下降。介绍了LED芯片的研究背景,指出散热问题是制约LED芯片发展的重要因素,因此研发可靠性高的散热技术已成为制备新型LED芯片的重要研究方向。详细论述了三种剥离技术在制备新型LED芯片中所起的重要作用及目前的技术水平。激光剥离技术剥离速度快、发展相对成熟;化学剥离技术对GaN薄膜损伤小、良率高、但剥离速度慢;机械剥离技术良率低,在LED领域应用较少。从工业化生产的角度指出了剥离技术未来的发展方向。
周仕忠[6]（2015）在《图形化蓝宝石衬底上LED外延的形核机理及衬底图案设计》文中提出随着能源危机的加剧,低能源消耗的发展模式日益受到重视。在照明领域,LED作为新一代固态照明源,符合节能减排的发展要求,但目前仍有难题亟待攻破。一来,用于异质外延的蓝宝石衬底与GaN外延薄膜存在巨大的晶格失配和热膨胀差异,导致外延层存在大量缺陷,非辐射复合中心增多,LED的内量子效率下降;二来,LED芯片材料折射率远高于外部空气,使得有源区产生的光线在芯片与空气的界面处发生显着的全反射,光线透射出芯片表面的几率低,LED的光提取效率降低。针对上述难题,近期发展的图形化蓝宝石衬底技术（Patterned Sapphire Substrate,PSS）显示了很好的优势,但技术瓶颈仍然突出。论文总结了目前图形化蓝宝石衬底技术存在的难题,并围绕技术难题开展基础研究。分阶段观察半球形图案PSS上GaN外延的形核过程,研究了PSS促进GaN横向生长的原因。研究表明GaN岛状生长阶段的奥斯特瓦尔德熟化过程是PSS加速薄膜愈合的关键。图案沟壑处的GaN小岛不断吞噬图案顶部的GaN团簇而成为薄膜生长的“主力军”,加之有序排布的图案为GaN小岛生长提供相同的外部环境,GaN小岛能在同一时间全方位覆盖图案,改善薄膜均匀性,从而缩短薄膜愈合周期。与平面蓝宝石衬底上的GaN外延相比,相同生长条件下PSS上外延的GaN薄膜厚度增加12%。论文在上述研究基础上,在半球形图案PSS上生长完整的LED外延结构,通过观察外延结构的微观缺陷,结合GaN外延形核过程,揭示PSS改善LED外延薄膜晶体质量的内因。研究发现PSS对薄膜位错的抑制主要来自堆垛层错的阻挡和薄膜生长模式的诱导。一方面,PSS诱发堆垛层错在图案顶部形成,阻挡了来自图案处的位错攀移;另一方面,PSS促使GaN横向生长,在横向生长模式的带动下,图案沟壑处衍生的位错有随薄膜的横向生长而弯曲的倾向。最终位错更少地攀移至量子阱层,改善了LED外延薄膜的晶体质量。针对PSS的设计难题,论文提出了基于TracePro的图案设计手段,并得到了实验结果的有力验证。应用该图案设计方法,论文研究了底宽大于3μm、高度大于1.6μm的大尺寸圆锥图案PSS的出光效果,获得光提取效果优于常用PSS的大尺寸圆锥图案PSS。对模拟的大尺寸圆锥图案PSS进行制备和LED外延,分析了大尺寸圆锥图案PSS对光散射、薄膜晶体质量、薄膜应力的影响。与目前商用的PSS-LED相比,设计的大尺寸圆锥图案PSS-LED的光输出功率提升12.7%。综上,论文从微观尺度分析了PSS上LED外延的形核机理,并提出了图案设计的新方法。论文将对PSS上高质量LED外延薄膜的生长提供理论指导,对设计、制备高效PSS-LED提供技术支撑。
林飞[7]（2014）在《提高激光剥离技术效率的研究》文中研究指明本论文主要通过研究激光作用下GaN的温度场分布情况来研究如何提高激光剥离效率。结合一维热传导模型和GaN受热分解过程在理论上分析了激光剥离时GaN的温度场分布情况以及影响激光剥离效率的参数,并利用COMSOL软件建立二维模型分析了激光作用下GaN的温度场分布,以此为指导设计实验,细致地研究了不同条件下的激光剥离情况。所获得的的主要成果如下：（1）通过分析一维热传导模型和GaN分解的热力学过程,发现在激光剥离过程中,衬底温度、激光能量密度、脉冲宽度和脉冲频率对GaN内温度场分布有着重要的影响,而环境气压则通过影响GaN分解温度而影响剥离情况。通过GaN的分解温度定义了剥离GaN的阈值能量密度,得知了对GaN进行预加热和降低环境压强均可以降低阈值能量密度,提高激光剥离的速率,并获知常压常温下、常压高温下和低压常温下激光剥离GaN的阈值能量密度,分别是340mJ/cm2、322mJ/cm2和237mJ/cm2。（2）利用COMSOL模拟软件建立二维模型,分别分析了均匀热源和高斯热源作用下GaN内的温度场分布情况,发现在热源边沿区域沿宽度方向存在温度骤降现象,并且通过对比发现高斯热源下温度下降得更为平缓。温度分布梯度过大会带来很大的热应变,从而使GaN发生碎裂,这可为实验中观察到的GaN易碎现象提供参考。（3）设计实验得知将GaN样品预加热到70℃再进行激光剥离,激光剥离的阈值能量密度下降了25mJ/cm2,从实验上证明了加热衬底能够有效降低激光剥离的阈值能量密度,提高剥离速率和剥离质量。而在研究环境压强对GaN激光剥离效果的影响时,为了确保N2能够及时有效地逸出,提出从GaN一面进行激光辐照的实验方案,一方面以GaN分解情况类比样品剥离情况,获得了低压下GaN分解的阈值能量密度降低了27mJ/cm2的结论；同时设计多脉冲激光作用以研究低压和常压下GaN的分解深度实验,得知相比常压环境,低压下GaN分解深度在脉冲次数为10次、20次、30次时分别增加了10.2%、19.0%、24.3%,实验结合理论计算,均证明了降低环境压强能提高激光剥离的效率。
陈伟超,唐慧丽,罗平,麻尉蔚,徐晓东,钱小波,姜大朋,吴锋,王静雅,徐军[8]（2014）在《GaN基发光二极管衬底材料的研究进展》文中认为GaN基发光二极管（LED）作为第三代照明器件在近年来发展迅猛.衬底材料作为LED制造的基础,对器件制备与应用具有极其重要的影响.本文分析综述了衬底材料影响LED器件设计与制造的关键特性（晶格结构、热胀系数、热导率、光学透过率、导电性）,对比了几种常见衬底材料（蓝宝石、碳化硅、单晶硅、氮化镓、氧化镓）在高质量外延层生长、高性能器件设计和衬底材料制备方面的研究进展,并对几种材料的发展前景做出了展望.
徐化勇[9]（2012）在《基于透明衬底的GaN/InGaN蓝光LED芯片制备及相关技术研究》文中研究表明GaN材料为直接带隙、宽禁带半导体材料,具有优良的的光、电与热传导特性,因此适合作为短波长光电元件的材料。自1993年第一只商业化GaN/InGaN蓝光LED问世以来, GaN基发光器件的研究与应用一直是全球研究的前沿和热点。近年来通过涂覆荧光粉,GaN蓝光LED实现了白光发射,被应用于固态照明领域。照明用电占整个社会电力消耗的20%,为了实现绿色照明,要求GaN蓝光LED具有更高的电光转换效率。影响LED的电光转换效率的因素包括LED的内量子效率以及芯片光提取效率。随着外延技术的发展,目前GaN/InGaN LED的内量子效率已经超过80%。但是,由于GaN具有高的折射率（2.3）,理论上当周围环境为空气时,由于GaN和空气之间的全反射效应,GaN中仅有4%的光能够出来,这严重降低了LED芯片的光提取效率。GaN发光材料的制备主要方法包括在GaN衬底的同质外延,以及在蓝宝石、SiC和Si基板上的异质外延。由于体块GaN难以生长,GaN衬底价格非常昂贵,仅在科研领域有使用。蓝宝石凭借低廉的衬底价格、成熟的外延技术吸引了绝大部分的科研工作者以及LED生产厂商。SiC衬底由于具有小的晶格失配度和高的热导率,也在LED领域占有一席之地,但SiC衬底的价格相对较高,Cree公司凭借自己在SiC单晶生长方面的优势,是现在市场上唯一能够大量提供SiC衬底GaN LED芯片的厂家,SiC衬底GaN LED的技术也大部分被Cree公司垄断。蓝宝石衬底、GaN衬底、SiC衬底均为透明材料,有利于LED出光,在透明衬底的基础上,可以利用倒金字塔结构芯片技术、激光剥离技术等来提高LED的光提取效率。本论文着重研究了通过芯片技术来提高GaN/InGaN蓝光LED的光电性能,主要内容包括：第二章研究了倒金字塔结构芯片技术。首先采用光学模拟方法研究了芯片形状、衬底折射率、吸收系数、芯片尺寸对透明衬底GaN LED的光提取效率的影响。模拟计算结果表明,倒金字塔（TIP）结构可有效提升透明衬底LED芯片的光提取效率,尤其是对于高折射率透明衬底LED。最适合TIP结构GaN LED的衬底为折射率为2.3的材料,现实中最接近该折射率的材料为GaN（n=2.4）,其次是SiC（n=2.6）。模拟计算的结果是,对于尺寸为400μm×400μm的SiC衬底LED芯片,当不考虑衬底吸收时,TIP结构可提升芯片光提取效率一倍以上。研究了TIP结构芯片的侧面倾角大小对LED光提取效率的影响,对于蓝宝石衬底,最优侧面倾角为25°,对于SiC衬底,在0-60°范围内,在35°时光提取效率存在一个极大值,在60°时光提取效率达到最大值。研究了衬底的吸收系数对透明衬底LED芯片光提取效率的影响,随着衬底的吸收系数增加,芯片光提取效率呈指数衰减,并且TIP结构芯片的衰减速度高于常规长方体形状芯片。模拟结果发现随着芯片尺寸增加,TIP结构对LED光提取效率的提升效果快速降低。对于毫米尺寸的芯片,单一的TIP结构的提升效果变得非常有限；对于大尺寸透明衬底的LED,解决方法是将芯片衬底“分割”成多个相连的TIP结构。参考模拟结果,实际制备了不同尺寸不同结构的SiC衬底GaN LED芯片,实验制备的10mil×23mil尺寸的TIP结构SiC衬底GaN LED芯片的封装功率达到22mW,电光转换效率为36%。实测了不同尺寸TIP结构SiC衬底GaN LED芯片的光提取效率,测试结果与模拟结果基本吻合,从侧面证明了光学仿真方法应用于模拟LED光提取效率的合理性以及实用性。第三章研究了激光剥离蓝宝石衬底制备垂直结构GaN LED的关键芯片技术。包括激光剥离技术、p-GaN高反射率欧姆电极技术、键合技术、N极性面n-GaN欧姆接触技术、粗化技术等。优化的激光阈值功率实现了蓝宝石衬底材料的高质量剥离。研究了盖层结构对Ni/Ag反射镜电学和光学性质的影响,在氧气氛围的合金条件下,纳米量级厚度的Pt、Ni盖层可以有效的降低Ag层的表面能,抑制银团聚现象,同时保证充分的氧渗入,使Ni/Ag与p-GaN形成良好的欧姆接触,同时发现薄Ni盖层优于薄Pt盖层。对于厚的复合盖层结构,退火时氧渗入困难,不利于GaN中Ga空位的生成,虽然保持了Ni/Ag反射镜良好的反射率,但是其电学性质差。研究了N极性面n-GaN与金属的电学接触特性。发现金属与平面的N-facen-GaN可以实现良好的欧姆接触。然而在使用KOH溶液湿法粗化后的n-facen-GaN上面,金属电极难以形成欧姆接触,通过XPS测试结果与分析,发现其机理是KOH处理后N-face n-GaN表面产生了大量的受主型的Ga空位缺陷,降低了GaN中的n型载流子浓度,同时提高了金属/n-GaN的肖特基接触势垒。利用ICP干法刻蚀技术实现了垂直结构GaN LED的表面干法粗化。研究了不同C12和BC13气体流量比例对刻蚀后的N-face n-GaN表面形貌的影响,发现随着C12比例的增加,ICP刻蚀后的GaN表面出现大量晶柱,晶柱的尺寸逐渐增大,密度逐渐降低。晶柱的密度在1×109cm-2左右,与GaN中的位错密度相近。对干法粗化的机理进行了阐述。该干法粗化技术可作为湿法粗化的一个替代方案,应用于不兼容湿法粗化技术的芯片制备。优化了垂直结构GaN LED的工艺路线,采用激光划片技术实现GaN外延层隔离的方法,将外延层分割成出台面区和保留区,通过选择性的激光剥离,实现了GaN垂直结构芯片的制备,制备的垂直结构芯片的良率高于80%。该工艺路线简单、高效,可应用于大规模工业性生产。研究了垂直结构GaN LED老化失效机制,发现p-GaN上的银镜材料的银迁移是引起器件短期失效的主要机制。通过改变芯片结构设计,选用Pt阻挡材料对银镜进行包边处理,抑制了银迁移,经历4000小时加速老化后,芯片光衰小于5%,表现出良好的可靠性。另外,LED相关材料包括SiC衬底和GaN外延层中的缺陷对LED的发光效率具有重要的影响。在第四章本论文对碳化硅衬底中的主要缺陷小角晶界以及GaN材料中的黄光带进行了研究。利用理论模拟以及偏光显微镜观测,揭示了碳化硅中小角晶界的内部微观结构,发现小角晶界为对称排列的、伯格斯矢量为a/3<1120>的纯刃型位错的线性排列。研究了采用激光剥离技术得到的氮极性面的GaN的光致发光现象,发现经过氢氧化钾处理以后,PL谱中黄光带强度得到数倍的持续增强,首先排除了GaN位错密度、表面粗化机理的影响,其次测试发现黄光强度与样品测试深度位置无关。通过XPS测试,发现氢氧化钾处理以后氮极性面的GaN表面Ga2p以及N1s芯能级发生方向一致的移动,并且拟合得到的Ga/N原子比降低,共同说明了N-face n-GaN表面Ga空位缺陷的生成。这证明了GaN中的黄光来源于Ga空位缺陷。
周仕忠,林志霆,王海燕,李国强[10]（2012）在《图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展》文中提出蓝宝石衬底作为发光二极管最常用的衬底,经过不断发展,在克服其与GaN间晶格失配和热膨胀失配问题上,研究人员不断提出解决方案。近期发展起来的图形化衬底技术,除了能减少生长在蓝宝石衬底上GaN之间的差排缺陷,提高磊晶质量以解决失配问题,更能提高LED的出光效率。从衬底图形的形状、尺寸、制备工艺出发,回顾了图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展,详细介绍了近年来关于图形化衬底技术与其他技术在提高LED性能方面的结合,总结了图形化蓝宝石衬底应用于大尺寸芯片的优势,并对其未来在大功率照明市场的应用进行了展望。
二、LASER LIFT-OFF OF GaN THIN FILMS FROM SAPPHIRE SUBSTRATES（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、LASER LIFT-OFF OF GaN THIN FILMS FROM SAPPHIRE SUBSTRATES（论文提纲范文）
（2）Si衬底上GaN基嵌入式电极结构LED芯片的设计与制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 GaN基发光二极管技术概述 |
| 1.2.1 GaN基LED原理介绍 |
| 1.2.2 常用的GaN生长衬底 |
| 1.2.3 主流GaN基LED芯片结构 |
| 1.3 大功率LED芯片设计与制造的挑战与难题 |
| 1.3.1 大电流下的Droop效应 |
| 1.3.2 LED芯片内的电流扩展 |
| 1.3.3 大功率LED芯片的热效应 |
| 1.4 国内外研究现状 |
| 1.5 主要研究内容与章节安排 |
| 第二章 嵌入式电极结构LED的仿真、制备与测试 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 嵌入式电极结构LED芯片的仿真设计 |
| 2.2.1 基础物理方程 |
| 2.2.2 简化模型与参数设置 |
| 2.3 嵌入式电极结构LED芯片的制造工艺流程 |
| 2.3.1 GaN材料外延生长 |
| 2.3.2 嵌入式电极结构LED芯片实验制备流程 |
| 2.4 表征手段 |
| 2.4.1 欧姆接触的测量 |
| 2.4.2 材料性能表征 |
| 2.4.3 表面信息表征 |
| 2.4.4 器件性能表征 |
| 第三章 增强电流扩展的外延结构设计与芯片制备 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 线性结构与嵌入式结构的对比 |
| 3.3 嵌入式电极结构LED优化模拟 |
| 3.3.1 AlGaN掺杂浓度的影响 |
| 3.3.2 AlGaN中Al组分的影响 |
| 3.4 引入超晶格结构的嵌入式电极LED器件性能分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 嵌入式N电极欧姆接触性能优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电极金属层对于欧姆接触的影响 |
| 4.3 电极孔刻蚀工艺对于欧姆接触的影响 |
| 4.3.1 GaN刻蚀原理 |
| 4.3.2 刻蚀功率对刻蚀形貌的影响 |
| 4.3.3 刻蚀气体对刻蚀形貌的影响 |
| 4.4 表面处理对于接触特性的影响 |
| 4.5 优化刻蚀工艺与表面处理的LED器件性能对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（3）氮化物半导体FP谐振腔中激子光子相互作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Ⅲ族氮化物半导体材料的结构与性质 |
| 1.1.1 基本结构 |
| 1.1.2 材料特性 |
| 1.1.3 光学特性 |
| 1.2 氮化物半导体FP谐振腔结构研究进展 |
| 1.2.1 FP谐振腔种类 |
| 1.2.2 激子-光子弱耦合作用:VCSEL研究进展 |
| 1.2.3 激子-光子强耦合作用:激子极化激元 |
| 1.3 InGaN量子阱谐振腔中存在的问题 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 谐振腔中激子与光子的相互作用原理 |
| 2.1 激子 |
| 2.1.1 半导体中激子 |
| 2.1.2 量子阱中的激子 |
| 2.2 激子-光子相互作用 |
| 2.2.1 弱相互作用 |
| 2.2.2 强相互作用 |
| 2.3 谐振腔长度的影响 |
| 2.4 InGaN量子阱谐振腔结构设计与分析 |
| 2.4.1 分布布拉格反射镜 |
| 2.4.2 光场分布和光限制因子 |
| 2.4.3 谐振模式与纵模间距 |
| 2.4.4 谐振腔的品质因子 |
| 2.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 谐振腔制备工艺和实验测试方法 |
| 3.1 MOCVD生长技术 |
| 3.2 谐振腔制备的关键技术 |
| 3.2.1 键合技术 |
| 3.2.2 激光剥离 |
| 3.2.3 化学机械抛光 |
| 3.3 荧光测试方法 |
| 3.3.1 光致发光 |
| 3.3.2 傅里叶角分辨测试系统 |
| 3.3.3 时间分辨测量 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 低阈值InGaN量子阱VCSEL制备与激射特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 谐振腔制备工艺 |
| 4.2.1 谐振腔制备工艺流程 |
| 4.2.2 键合工艺的改进与参数优化 |
| 4.2.3 激光剥离工艺改进与参数优化 |
| 4.2.4 化学机械抛光工艺改进与参数优化 |
| 4.3 低阈值VCSEL激射特性 |
| 4.3.1 VCSEL结构和测试系统 |
| 4.3.2 VCSEL激射特性分析 |
| 4.4 低阈值VCSEL激射分析 |
| 4.4.1 VCSEL激射阈值与谐振腔腔长之间的关系 |
| 4.4.2 VCSEL激射阈值与耦合量子阱以及表面粗糙度的关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 激子与光子的强耦合作用 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 激子-光子强相互作用研究方法 |
| 5.2.1 谐振腔制备工艺与测试方法 |
| 5.2.2 耦合量子阱光学特性 |
| 5.3 谐振腔中激子极化激元的光学特性 |
| 5.3.1 激子极化激元的色散 |
| 5.3.2 激子散射对强耦合作用的影响 |
| 5.3.3 楔形谐振腔中的激子极化激元的色散 |
| 5.4 InGaN量子阱谐振腔中激子极化激元激射特性 |
| 5.4.1 激子极化激元激射的物理机制 |
| 5.4.2 激子极化激元激射特性 |
| 5.5 激子极化激元激射与光子激射的性质对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 总结与展望 |
| 在学期间发表论文 |
| 致谢 |
（4）深紫外AlGaN低维材料光学性质及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Ⅲ族氮化物半导体材料的发展历史 |
| 1.2 Ⅲ族氮化物半导体材料的结构与性质 |
| 1.2.1 晶格结构 |
| 1.2.2 物理特性 |
| 1.2.3 能带特性 |
| 1.2.4 极化特性 |
| 1.3 AlGaN低维材料结构与性质 |
| 1.3.1 AlGaN量子阱 |
| 1.3.2 AlGaN量子点 |
| 1.4 本论文的研究内容和结构安排 |
| 第二章 材料生长技术与实验方法 |
| 2.1 MOCVD生长技术 |
| 2.2 实验测试方法 |
| 2.2.1 光致发光 |
| 2.2.2 原子力显微镜 |
| 2.3 器件制备关键技术 |
| 2.3.1 键合技术 |
| 2.3.2 激光剥离技术 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 AlGaN低维材料光学特性研究 |
| 3.1 AlGaN低维材料结构 |
| 3.1.1 AlGaN量子阱样品结构 |
| 3.1.2 AlGaN量子点样品结构 |
| 3.2 低温变功率PL测试 |
| 3.2.1 AlGaN量子阱变功率测试 |
| 3.2.2 AlGaN量子点变功率测试 |
| 3.2.3 变功率PL结果比较 |
| 3.3 变温PL测试 |
| 3.3.1 AlGaN量子阱变温测试 |
| 3.3.2 AlGaN量子点变温测试 |
| 3.3.3 变温PL结果比较 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 深紫外光泵VCSEL研制 |
| 4.1 高反射率DBR设计 |
| 4.1.1 分布布拉格反射镜(DBR) |
| 4.1.2 DBR生长方案 |
| 4.1.3 DBR实际生长结果与模拟比较 |
| 4.2 器件制备工艺流程 |
| 4.3 激光剥离试验 |
| 4.3.1 AlGaN量子阱样品激光剥离试验 |
| 4.3.2 AlGaN量子点样品激光剥离试验 |
| 4.3.3 AFM测试 |
| 4.4 器件性能测试及改进 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 在学期间发表论文 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）LED制备中剥离技术的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 剥离技术在LED中的发展现状 |
| 1.1 激光剥离技术 |
| 1.2 化学剥离技术 |
| 1.3 机械剥离技术 |
| 2 结语 |
（6）图形化蓝宝石衬底上LED外延的形核机理及衬底图案设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 LED的发展历程 |
| 1.3 GaN材料性质 |
| 1.3.1 GaN的结构特性 |
| 1.3.2 GaN的光电特性 |
| 1.3.3 GaN的极化特性 |
| 1.3.4 GaN的其他特性 |
| 1.4 图形化蓝宝石衬底简介 |
| 1.4.1 衬底类别 |
| 1.4.2 图形化蓝宝石衬底 |
| 1.5 图形化蓝宝石衬底GaN基LED研究进展 |
| 1.5.1 衬底图案的演变历程 |
| 1.5.2 图形化蓝宝石衬底GaN基LED的设计 |
| 1.5.3 图形化蓝宝石衬底GaN基LED展望 |
| 1.6 课题的研究意义及研究内容 |
| 1.6.1 研究意义 |
| 1.6.2 研究内容 |
| 第二章 实验准备及表征方法 |
| 2.1 ICP刻蚀系统及工作原理 |
| 2.1.1 ICP刻蚀系统 |
| 2.1.2 ICP工作原理 |
| 2.2 MOCVD系统及外延薄膜生长过程 |
| 2.2.1 MOCVD外延系统 |
| 2.2.2 MOCVD外延薄膜生长过程 |
| 2.3 图形化蓝宝石衬底LED外延薄膜的制备流程 |
| 2.4 测试表征手段 |
| 2.4.1 扫描电子显微镜 |
| 2.4.2 透射电子显微镜 |
| 2.4.3 原子力显微镜 |
| 2.4.4 X射线衍射 |
| 2.4.5 实时干涉曲线 |
| 2.4.6 拉曼光谱 |
| 2.4.7 电致发光 |
| 2.4.8 光致发光 |
| 第三章 图形化蓝宝石衬底上GaN外延的形核机理 |
| 3.1 GaN缓冲层形核过程 |
| 3.2 GaN 3D岛状生长过程 |
| 3.3 GaN薄膜愈合过程 |
| 3.4 图形化蓝宝石衬底上GaN薄膜外延机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 图形化蓝宝石衬底上LED外延结构的微观缺陷控制 |
| 4.1 LED外延结构的发光性能研究 |
| 4.2 LED外延结构的缺陷分布 |
| 4.3 图形化蓝宝石衬底上LED外延结构的缺陷控制机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于大尺寸图案的高效PSS-LED的设计及制备 |
| 5.1 GaN基PSS-LED芯片的光学模拟 |
| 5.1.1 光线追迹原理 |
| 5.1.2 基于Trace Pro的PSS-LED模拟方法 |
| 5.1.3 PSS-LED模拟方法验证 |
| 5.2 大尺寸图案PSS出光性能的探讨 |
| 5.3 大尺寸图案GaN基PSS-LED的制备与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（7）提高激光剥离技术效率的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| Contents |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 GaN材料的基本性质和外延生长方法 |
| 1.2.1 GaN材料的性质 |
| 1.2.2 GaN材料的外延生长 |
| 1.3 激光剥离技术的概况 |
| 1.3.1 提出激光剥离技术的原因 |
| 1.3.2 激光剥离技术的原理 |
| 1.3.3 激光剥离技术的优势 |
| 1.3.4 激光剥离技术的发展 |
| 1.3.5 激光剥离系统简介 |
| 1.3.6 激光剥离过程的关键点 |
| 1.4 COMSOL Multiphysics软件简介 |
| 1.5 本论文主要研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 激光剥离过程的理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 GaN分解过程的理论分析 |
| 2.3 激光剥离过程GaN外延层温度场分布分析 |
| 2.3.1 激光能量密度对GaN内温度场分布的影响 |
| 2.3.2 衬底温度对GaN内温度场分布的影响 |
| 2.3.3 激光脉冲宽度对GaN内温度场分布的影响 |
| 2.3.4 激光脉冲频率对GaN内温度场分布的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 COMSOL模拟激光作用下GaN的二维温度分布 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 COMSOL模拟均匀热源作用GaN/蓝宝石结构 |
| 3.2.1 模拟具体步骤 |
| 3.2.2 模拟结果分析 |
| 3.3 COMSOL模拟高斯热源作用GaN/蓝宝石结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 激光剥离实验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 常温常压下激光剥离实验 |
| 4.2.1 清洗 |
| 4.2.2 粘合GaN和Si片 |
| 4.2.3 激光剥离 |
| 4.2.4 去除Ga金属 |
| 4.2.5 实验结果和分析 |
| 4.3 加热条件下的激光剥离 |
| 4.4 低压常温下的激光剥离 |
| 4.4.1 从蓝宝石一侧进行激光辐射实验 |
| 4.4.2 从GaN一侧进行激光辐射实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结及展望 |
| 硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（9）基于透明衬底的GaN/InGaN蓝光LED芯片制备及相关技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 LED概述 |
| 1.1.1 SiC蓝光LED |
| 1.1.2 氮化物蓝光LED |
| 1.1.3 白光LED |
| 1.2 GaN基蓝光LED芯片技术研究现状 |
| 1.2.1 影响LED芯片电光转换效率的因素 |
| 1.2.2 提高GaN LED芯片电光转换效率的方法 |
| 1.2.3 表而粗化技术 |
| 1.2.4 芯片形状设计 |
| 1.2.5 透明电极技术 |
| 1.2.6 激光剥离技术 |
| 1.3 本论文的研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 SiC透明衬底GaN LED芯片形状设计优化与芯片制备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 透明衬底的GaN LED光提取效率模拟与分析 |
| 2.2.1 长方体形状与倒金子塔形状GaN LED的光提取效率模拟与分析 |
| 2.2.2 衬底折射率的影响 |
| 2.2.3 衬底吸收系数的影响 |
| 2.2.4 芯片尺寸的影响 |
| 2.3 SiC衬底GaN LED的制备 |
| 2.3.1 SiC衬底GaN LED外延结构 |
| 2.3.2 SiC衬底GaN LED芯片工艺 |
| 2.4 SiC衬底GaN LED实验结果与仿真结果对比分析 |
| 2.5 大尺寸SiC LED提高光提取效率的方法 |
| 2.6 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第三章 蓝宝石透明衬底激光剥离制备垂直结构芯片技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光剥离技术介绍 |
| 3.2.1 激光剥离原理 |
| 3.2.2 激光剥离设备与参数 |
| 3.3 激光剥离制备垂直型芯片的关键技术研究 |
| 3.3.1 p-GaN欧姆接触反射镜研究 |
| 3.3.2 N极性面n-GaN欧姆接触研究 |
| 3.3.3 表面粗化研究 |
| 3.4 垂直结构芯片制备工艺路线设计与优化 |
| 3.5 垂直结构芯片可靠性研究 |
| 3.6 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第四章 SiC衬底缺陷和GaN外延薄膜黄光辐射带的基础研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 SiC衬底材料中的小角晶界缺陷研究 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 偏光显微镜测试 |
| 4.2.3 理论模拟 |
| 4.2.4 结果与讨论 |
| 4.3 GaN薄膜中的黄光带研究 |
| 4.3.1 样品制备 |
| 4.3.2 实验结果与讨论 |
| 4.3.3 结论 |
| 4.4 本章总结 |
| 参考文献 |
| 第五章 主要结论、创新点及有待进一步开展的工作 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 有待于进一步开展的工作 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
| 附录 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（10）图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 图形化蓝宝石衬底的研究进展 |
| 1.1 图形尺寸从微米级向纳米级发展 |
| 1.2 图形形状从简单向优化发展 |
| 1.3 图形制备工艺的进展 |
| 1.4 图形衬底与其他技术的结合 |
| 1.4.1 图形衬底与空气孔相结合 |
| 1.4.2 图形衬底与光子晶体相结合 |
| 2 图形化蓝宝石衬底GaN基LED的总结与展望 |
| 2.1 图形化蓝宝石衬底在大尺寸芯片上的应用 |
| 2.2 图形化蓝宝石衬底与激光剥离技术结合 |
| 3 结语 |
四、LASER LIFT-OFF OF GaN THIN FILMS FROM SAPPHIRE SUBSTRATES（论文参考文献）
- [1]面向显示应用的微米发光二极管外延和芯片关键技术综述[J]. 潘祚坚,陈志忠,焦飞,詹景麟,陈毅勇,陈怡帆,聂靖昕,赵彤阳,邓楚涵,康香宁,李顺峰,王琦,张国义,沈波. 物理学报, 2020(19)
- [2]Si衬底上GaN基嵌入式电极结构LED芯片的设计与制备[D]. 陈曦午. 华南理工大学, 2020(02)
- [3]氮化物半导体FP谐振腔中激子光子相互作用研究[D]. 吴瑾照. 厦门大学, 2019(07)
- [4]深紫外AlGaN低维材料光学性质及应用研究[D]. 李颖倩. 厦门大学, 2018(07)
- [5]LED制备中剥离技术的研究进展[J]. 周朝旭,罗超,张保国,王静辉,甄珍珍,李晓波,潘柏臣. 微纳电子技术, 2016(12)
- [6]图形化蓝宝石衬底上LED外延的形核机理及衬底图案设计[D]. 周仕忠. 华南理工大学, 2015(01)
- [7]提高激光剥离技术效率的研究[D]. 林飞. 厦门大学, 2014(08)
- [8]GaN基发光二极管衬底材料的研究进展[J]. 陈伟超,唐慧丽,罗平,麻尉蔚,徐晓东,钱小波,姜大朋,吴锋,王静雅,徐军. 物理学报, 2014(06)
- [9]基于透明衬底的GaN/InGaN蓝光LED芯片制备及相关技术研究[D]. 徐化勇. 山东大学, 2012(05)
- [10]图形化蓝宝石衬底GaN基LED的研究进展[J]. 周仕忠,林志霆,王海燕,李国强. 半导体技术, 2012(06)