摘要：分析了脉冲激光作用下GaN的衬底剥离过程。利用简化的一维模型,给出一种比较直观的脉冲激光辐照下GaN/Al2O3材料温度分布的解析形式,得到了分界面温度和脉冲宽度的关系。表明,单脉冲作用下分界面的温度与加热时间的平方根成正比,并得出脉冲过后随着深度变化温度梯度的分布。在连续脉冲作用时,分界面的温度呈锯齿状不断升高。

　　近年来GaN 基光电器件的研究吸引了人们极大的关注,这是因为它在高密度存储、高速读取数据及全色彩屏显示等方面有重要应用[1 ,2 ] 。然而长期以来,由于缺乏理想的衬底材料,通常选用Al2O3 衬底[3 ] 。但是Al2O3 本身硬度高, 解理较为困难; 同GaN 材料的热膨胀系数存在较大的差异[4 ] ;热导率和电导率很低。Al2O3 衬底的低电导率要求器件电极必须制作在器件顶部,这种构造使大功率器件封装复杂化,并且引入了寄生电阻,升高了开启电压[5 ] 。

　　利用薄膜剥离技术结合芯片粘结技术,将GaN与其它材料结合在一起剥离Al2O3 衬底,可以消除以上限制[6～8 ] 。当一束脉冲激光通过透明的Al2O3 衬底照射到GaN 薄膜上,被界面层的GaN 吸收,导致界面层温度升高,当温度达到900 ℃左右时GaN 就会分解[9 ] ,使得GaN 外延层与Al2O3 衬底分离。W.S. Wong 等人[10 ]利用能量密度为400 mJ / cm2 ,脉冲宽度为38 ns 的KrF 激光器对GaN 样品进行衬底剥离,分界面的温度达到900 ℃左右,成功地剥离了Al2O3 衬底。本文就衬底剥离这一过程进行理论分析,利用简化的一维模型,给出了一种比较直观简洁的GaN/ Al2O3 材料温度解析表达形式,得到了分界面温度与脉冲宽度的关系以及脉冲过后随着深度变化的温度梯度分布,同时得到连续脉冲作用时分界面的温度变化情况。

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