前 言

　　自從1994年日本日亞公司在基于藍寶石襯底的GaN基LED的研究上取得重大突破后，世界各大公司和研究機構都在投入巨資加入到高亮度 GaN基LED的開發中，極大地推動了高亮度LED的產業化進程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在顯示、交通信號燈、手機背光方面的應用前景更加廣闊。然而，由于存在非輻射缺陷，導致GaN基LED在室溫下其內量子效率小于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，結果在多量子阱內產生的光，能夠出射到空氣中的臨界角大約是22°左右，導致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壁入手，目前，已經加大了改善LED光效及亮度的研究，Fujii報道，通過對GaN表面進行粗化處理，形成不規則凹凸，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GaN材料表面進行處理，對其表面形貌進行分析同時將其制作成芯片，對其光電性能進行了測試。

　　實 驗

　　本實驗選用通過MOCVD方法在2英寸藍寶石襯底上生長的GaN外延片，其波長范圍在465-470nm，選用85%濃H3PO4為腐蝕介質，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間對表面形貌的影響，尋找優化的腐蝕條件，同時將經過表面處理的外延片制作成325um×375um的芯片，測試并對比其表面粗化前后光電性能變化。

　　結果與討論

　　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，我們發現H3PO4在初始沸騰狀態時(165℃)，其對 GaN材料并沒有明顯腐蝕跡象，說明該條件下，H3PO4對GaN材料的腐蝕甚微，而當H3PO4的溫度上升至180℃，GaN材料表面開始出現凹坑，而且比較稀疏。從圖2中可以看到當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