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泡生法制备大尺寸蓝宝石单晶体

韩杰才 , 左洪波 , 孟松鹤 , 张明福 , 姚泰 , 李长青 , 许承海 , 汪桂根

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2005.01.041

关键词:

高效大功率LED用蓝宝石图形衬底制备的研究进展

桂全宏 , 周福强 , 汪桂根 , 崔林 , 黎凌华 , 严帅 , 韩杰才

功能材料

近年来，图形化的蓝宝石衬底在改善GaN晶体外延生长质量以及提升LED器件发光提取效率方面作用显著，引起了广泛的研究兴趣。综述了蓝宝石图形衬底的制备方法（干法刻蚀、湿法刻蚀、外延生长法），并较系统地介绍了蓝宝石图形衬底表面周期性图形参数（图形形貌、图案尺寸、图形占位比及其深度）对LED发光薄膜及器件的影响及其机理，最后对蓝宝石图形衬底的发展趋势进行了展望。

关键词: 蓝宝石图形衬底 , GaN , LED

冷心放肩微量提拉法大尺寸蓝宝石单晶生长过程的模拟分析

许承海 , 左洪波 , 孟松鹤 , 姚泰 , 汪桂根 , 李长青 , 张明福

人工晶体学报 doi:10.3969/j.issn.1000-985X.2006.05.014

利用数值模拟方法计算了冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)蓝宝石晶体生长过程.结合晶体直径变化、裂纹出现位置与延续方向、晶体透明性等实验现象,通过与提拉法、温梯法、坩埚移动法等相对比,分析了冷心放肩微量提拉法晶体生长各阶段的工艺特点,并根据模拟计算结果对晶体生长系统和晶体生长控制工艺进行了改进.分别利用增大热交换器的散热参数、降低加热温度、改进降温曲线、调节外加轴向和径向温度梯度的方式来实现对晶体生长的引晶、放肩、等径和收尾控制.通过实验比较证明了改进后的晶体生长系统和晶体生长控制工艺能够生长出性能较好的大尺寸蓝宝石晶体.

关键词: 晶体生长 , 数值模拟 , 蓝宝石 , 冷心放肩微量提拉法

大尺寸氧化铝单晶的光谱和色心研究

汪桂根 , 左洪波 , 张明福 , 赫晓东 , 韩杰才 , 许承海 , 杨鑫宏 ,

稀有金属材料与工程

采用冷心放肩微量提拉法(SAPMAC)生长了目前国内最大的氧化铝单晶体(￠225 mm×205 mm,重27.5 kg).测试了大晶坯不同部位样品的真空紫外吸收光谱(140 nm～380 nm)及荧光光谱.结果表明,晶体各部位样品都存在波长为163 nm,178 nm及230 nm左右的吸收峰位;而且边缘部位样品的吸收系数更大.荧光光谱图上主要存在320 nm左右的紫外荧光带和420 nm附近的蓝色荧光带.进一步的研究证实了吸收色心起源于氧空位与Ti4+复合存在以及Mn4+、Cr3+等杂质离子的电荷转移过程.计算了不同类型的色心浓度.最后提出了减小色心浓度、提高晶体光学性能的一些工艺措施.

关键词: 氧化铝单晶 , 色心 , 吸收光谱 , 荧光光谱 , SAPMAC法

 用于GaN基发光二极管的蓝宝石图形衬底制备进展

崔林 , 汪桂根 , 张化宇 , 周福强 , 韩杰才

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11785

近几年, 图形化蓝宝石衬底因其作为GaN基发光二极管外延衬底, 不仅能降低GaN外延薄膜的线位错密度, 还能提高LED的光提取效率而引起国内外许多科研机构的广泛研究兴趣. 本文综述了图形化蓝宝石衬底提高GaN基发光二极管性能的作用机理, 重点评述了目前图形化蓝宝石衬底的制备方法(湿法刻蚀、干法刻蚀、固相反应)和图形尺寸(微米图形化、纳米图形化), 分析比较了不同制备方法和图形尺寸制备蓝宝石图形衬底对GaN基发光二极管性能改善, 最后针对蓝宝石图形衬底制备存在的问题对其今后的发展方向做出展望.

关键词:  图形化蓝宝石衬底; 氮化镓; 发光二极管; 横向外延过生长; 综述

高效大功率LED用蓝宝石图形衬底的制备

汪桂根 , 崔林 , 韩杰才 , 王新中 , 严帅 , 秦国双

人工晶体学报

首先在蓝宝石衬底上旋涂PMMA/copolymer双层胶,然后再进行电子束光刻处理,随后溅射铝膜,并结合剥离技术,从而制备图形化金属铝膜；最后再采用两步热处理法,使图形铝膜发生固相外延反应.在此过程中,侧重于电子束光刻和高温热处理的工艺优化研究.SEM测试结果表明,图形化铝膜在450℃低温氧化热处理24h后,其图形形貌没有发生明显改变；在温度低于1200℃的高温热处理1h后,图形仍然存在.HRXRD分析表明,图形化铝膜在450℃低温热处理24h后再在1000℃高温热处理1h,可在蓝宝石衬底上形成氧化铝外延薄膜；并且相比于基片,氧化铝外延薄膜的结晶质量还有所提高.本方法成功实现了高效大功率用LED蓝宝石图形衬底的制备.

关键词: 蓝宝石 , 图形衬底 , 电子束光刻 , 剥离 , 发光二极管

散热参数对冷心放肩微量提拉法生长蓝宝石晶体影响的数值模拟

许承海 , 孟松鹤 , 韩杰才 , 左洪波 , 张明福 , 汪桂根 ,

硅酸盐通报 doi:10.3969/j.issn.1001-1625.2006.06.014

利用数值模拟分析的方法,研究了冷心放肩微量提拉法生长蓝宝石晶体过程中热交换器散热参数对晶体质量的影响趋势;分析了热交换器的散热参数变化对晶体生长的固液界面凸出率和晶体内温度分布、温度梯度的影响.结果表明,热交换器的对流换热系数和工作流体的温度变化对晶体生长的固液界面突出率和温度梯度具有相似的影响效果;且在晶体长到一定尺寸后,只靠加大热交换器的散热热能力,不足使晶体继续生长.

关键词: 散热参数 , 数值模拟 , 蓝宝石 , 冷心放肩微量提拉法

用于GaN基发光二极管的蓝宝石图形衬底制备进展

崔林 , 汪桂根 , 张化宇 , 周福强 , 韩杰才

无机材料学报 doi:10.3724/SP.J.1077.2012.11785

近几年,图形化蓝宝石衬底因其作为GaN基发光二极管外延衬底,不仅能降低GaN外延薄膜的线位错密度,还能提高LED的光提取效率而引起国内外许多科研机构的广泛研究兴趣.本文综述了图形化蓝宝石衬底提高GaN基发光二极管性能的作用机理,重点评述了目前图形化蓝宝石衬底的制备方法(湿法刻蚀、干法刻蚀、固相反应)和图形尺寸(微米图形化、纳米图形化),分析比较了不同制备方法和图形尺寸制备蓝宝石图形衬底对GaN基发光二极管性能改善,最后针对蓝宝石图形衬底制备存在的问题对其今后的发展方向做出了展望.

关键词: 图形化蓝宝石衬底 , 氮化镓 , 发光二极管 , 横向外延过生长 , 综述