前 言

　　自從1994年日本日亞公司在基于藍(lán)寶石襯底的GaN基LED的研究上取得重大突破后，世界各大公司和研究機(jī)構(gòu)都在投入巨資加入到高亮度 GaN基LED的開(kāi)發(fā)中，極大地推動(dòng)了高亮度LED的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在顯示、交通信號(hào)燈、手機(jī)背光方面的應(yīng)用前景更加廣闊。然而，由于存在非輻射缺陷，導(dǎo)致GaN基LED在室溫下其內(nèi)量子效率小于100%。而且，在折射率方面，GaN和空氣分別為2.5和1.0，由于兩者之間，折射率存在較大差異，結(jié)果在多量子阱內(nèi)產(chǎn)生的光，能夠出射到空氣中的臨界角大約是22°左右，導(dǎo)致LED外量子效率非常低。通常，LED的光效提高可以從芯片表面及側(cè)壁入手，目前，已經(jīng)加大了改善LED光效及亮度的研究，F(xiàn)ujii報(bào)道，通過(guò)對(duì)GaN表面進(jìn)行粗化處理，形成不規(guī)則凹凸，從而減少或者破壞GaN材料與空氣界面處的全反射，可以提高LED的光提取效率[1,2]。

　　本文采用濕法腐蝕方法對(duì)GaN材料表面進(jìn)行處理，對(duì)其表面形貌進(jìn)行分析同時(shí)將其制作成芯片，對(duì)其光電性能進(jìn)行了測(cè)試。

　　實(shí) 驗(yàn)

　　本實(shí)驗(yàn)選用通過(guò)MOCVD方法在2英寸藍(lán)寶石襯底上生長(zhǎng)的GaN外延片，其波長(zhǎng)范圍在465-470nm，選用85%濃H3PO4為腐蝕介質(zhì)，在180℃-230℃ 之間，將GaN材料腐蝕5-20分鐘。采用SIGNATONES-1160顯微鏡觀察不同溫度及不同腐蝕時(shí)間對(duì)表面形貌的影響，尋找優(yōu)化的腐蝕條件，同時(shí)將經(jīng)過(guò)表面處理的外延片制作成325um×375um的芯片，測(cè)試并對(duì)比其表面粗化前后光電性能變化。

　　結(jié)果與討論

　　圖1及圖2分別給出了在180℃和195℃下，H3PO4腐蝕GaN材料的表面形貌，我們發(fā)現(xiàn)H3PO4在初始沸騰狀態(tài)時(shí)(165℃)，其對(duì) GaN材料并沒(méi)有明顯腐蝕跡象，說(shuō)明該條件下，H3PO4對(duì)GaN材料的腐蝕甚微，而當(dāng)H3PO4的溫度上升至180℃，GaN材料表面開(kāi)始出現(xiàn)凹坑，而且比較稀疏。從圖2中可以看到當(dāng)GaN材料在195℃熱H3PO4中腐蝕5分鐘后，材料表面凹坑較濃密。

圖1. 180℃ H3PO4腐蝕GaN 5min

圖2. 195℃ H3PO4腐蝕GaN 5min

圖3. 210℃ H3PO4腐蝕5min P型及N型GaN形貌