林飞等

摘 要： 为了研究低压环境对激光剥离的影响，利用准分子激光剥离系统和真空腔对GaN/蓝宝石样品分别在低压下和常压下进行多脉冲激光照射，之后用台阶仪测量样品的分解深度，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次时分别增加了为10.2%，19.0%，24.3%，之后结合GaN材料分解过程和脉冲激光照射GaN/蓝宝石结构过程进行理论分析得到相应低压和常压下的GaN材料的理论分解深度，得到与实验一致的趋势。证明了低压环境能提高激光剥离速率。

关键词： GaN； 激光剥离； 多脉冲激光照射； 激光剥离速率

中图分类号： TN24?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）12?0156?04

Abstract： In order to study the effects of low?pressure environment on laser lift?off process， the experiment that a GaN/sapphire sample was irradiated by an excimer laser lift?off system in different pressure was carried out， and then the decomposition depth of the sample was measured with a profilometer. The results show that the decomposition depth of GaN in low pressure is increased by 10.2%， 19.0% and 24.3% which corresponds to the number of pulses of 10， 20 and 30. One?dimensional heat flow model of GaN/sapphire structure irradiated by laser was established. The temperature field in GaN was calculated and analyzed. The decomposition depth of GaN in different pressure was obtained. The theoretical calculation result is consistent with the experimental result. It indicates that the efficiency of laser lift?off in low pressure environment is higher than that in ordinary pressureenvironment.

Keywords： GaN； laser lift?off； multipulse lasar irradiation； laser lift?off rate

0 引 言

由于GaN材料禁带宽度宽，性质稳定，被广泛应用于蓝光、绿光以及紫外光LED器件的生产中[1?2]，其在众多领域都扮演着重要的角色，所以一直以来都吸引着极大的关注。目前主要是通过在蓝宝石衬底上的异质外延得到GaN基LED，但由于蓝宝石与GaN晶格的失配大，使得器件外延层中会存在大量位错和层错，器件效率受到限制，并且蓝宝石的电导率和热导率差，影响器件散热，且同侧电极会导致电流阻塞效应等问题。这些导致了GaN基LED的寿命短、输出功率低。1996年Kelly等人提出了应用激光剥离技术将GaN外延层和蓝宝石衬底剥离。激光剥离技术是指用一定波长的激光从蓝宝石衬底一侧照射外延片，这束激光只会被蓝宝石衬底与GaN界面处的GaN材料所吸收，GaN受热分解生成金属Ga和气体N2，从而实现与蓝宝石衬底的剥离。激光剥离技术结合键合技术，可以将GaN外延层转移到导电、导热性能更好的其他衬底（如Si、金属）上。……