1引言

　　GaN基藍(lán)光、紫光、藍(lán)綠光發(fā)光二極管廣泛用于各種顯示屏、儀表指示燈、藍(lán)綠色交通燈以及各種照明設(shè)備中。由于GaN晶體結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)條件的限制，GaN基發(fā)光二極管一般是異質(zhì)外延在晶系結(jié)構(gòu)相容的藍(lán)寶石襯底上。但藍(lán)寶石與GaN晶格失配較大，外延晶片中有高密度的線缺陷，限制了GaN外延層的厚度和質(zhì)量;藍(lán)寶石的電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率差、硬度大，導(dǎo)致GaN基發(fā)光二極管的壽命短，輸出功率地，工藝制作復(fù)雜。盡管隨著對(duì)GaN材料發(fā)光機(jī)理的深入研究，GaN基發(fā)光二級(jí)光工藝制備關(guān)鍵技術(shù)取得重大突破、器件特性得到迅速提高，但藍(lán)寶石襯底帶來(lái)的問(wèn)題有待進(jìn)一步研究。

　　針對(duì)藍(lán)寶石襯底帶來(lái)的問(wèn)題，1996年M.K.Kelly等首次提出采用脈沖激光將GaN外延層與藍(lán)寶石襯底剝離。激光剝離技術(shù)利用GaN在較低溫度下容易分解及其和藍(lán)寶石的帶隙差，采用光子能量大于GaN帶隙、小于藍(lán)寶石帶隙的紫外脈沖激光透過(guò)藍(lán)寶石襯底輻照在GaN上。界面處產(chǎn)生強(qiáng)吸收，溫度升高。GaN在溫度1173~1273K范圍內(nèi)熱分解為氮?dú)夂偷腿埸c(diǎn)的金屬Ga實(shí)現(xiàn)GaN外延層和藍(lán)寶石襯底的分離。剝離之前將發(fā)光二極管鍵合在其他高電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率襯底上，如Si、Cu，形成轉(zhuǎn)移襯底Si或Cu-GaN基發(fā)光二極管-藍(lán)寶石的自下而上結(jié)構(gòu)，再結(jié)合激光剝離技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的襯底轉(zhuǎn)移。從根本上解決了藍(lán)寶石襯底對(duì)GaN基發(fā)光二極管帶來(lái)的不利影響，并且高效、低損傷。目前，這一技術(shù)得到快速發(fā)展，成為新的研究熱點(diǎn)。溫度場(chǎng)分布決定了激光剝離技術(shù)中脈沖激光能量密度等關(guān)鍵參量的選取，是實(shí)現(xiàn)高效、低損傷激光剝離的重要因素。因此，激光剝離技術(shù)中溫度場(chǎng)分布的研究具有重要意義。

　　本文選取合適的熱源形式，計(jì)算分析了脈沖周期內(nèi)GaN材料的瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布。給出為實(shí)現(xiàn)低損傷激光剝離脈沖激光能量密度的最大值，確定了再一定激光光源條件下脈沖激光能量密度的選取范圍。采用相同的準(zhǔn)分子激光光源進(jìn)行了激光剝離實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)相符。