前 言

　　自从1994年日本日亚公司在基于蓝宝石衬底的GaN基LED的研究上取得重大突破后，世界各大公司和研究机构都在投入巨资加入到高亮度 GaN基LED的开发中，极大地推动了高亮度LED的产业化进程。最近，由于GaN基LED亮度的提高，使其在显示、交通信号灯、手机背光方面的应用前景更加广阔。然而，由于存在非辐射缺陷，导致GaN基LED在室温下其内量子效率小于100%。而且，在折射率方面，GaN和空气分别为2.5和1.0，由于两者之间，折射率存在较大差异，结果在多量子阱内产生的光，能够出射到空气中的临界角大约是22°左右，导致LED外量子效率非常低。通常，LED的光效提高可以从芯片表面及侧壁入手，目前，已经加大了改善LED光效及亮度的研究，Fujii报道，通过对GaN表面进行粗化处理，形成不规则凹凸，从而减少或者破坏GaN材料与空气界面处的全反射，可以提高LED的光提取效率[1,2]。

　　本文采用湿法腐蚀方法对GaN材料表面进行处理，对其表面形貌进行分析同时将其制作成芯片，对其光电性能进行了测试。

　　实 验

　　本实验选用通过MOCVD方法在2英寸蓝宝石衬底上生长的GaN外延片，其波长范围在465-470nm，选用85%浓H3PO4为腐蚀介质，在180℃-230℃ 之间，将GaN材料腐蚀5-20分钟。采用SIGNATONES-1160显微镜观察不同温度及不同腐蚀时间对表面形貌的影响，寻找优化的腐蚀条件，同时将经过表面处理的外延片制作成325um×375um的芯片，测试并对比其表面粗化前后光电性能变化。

　　结果与讨论

　　图1及图2分别给出了在180℃和195℃下，H3PO4腐蚀GaN材料的表面形貌，我们发现H3PO4在初始沸腾状态时(165℃)，其对 GaN材料并没有明显腐蚀迹象，说明该条件下，H3PO4对GaN材料的腐蚀甚微，而当H3PO4的温度上升至180℃，GaN材料表面开始出现凹坑，而且比较稀疏。从图2中可以看到当GaN材料在195℃热H3PO4中腐蚀5分钟后，材料表面凹坑较浓密。

图1. 180℃ H3PO4腐蚀GaN 5min

图2. 195℃ H3PO4腐蚀GaN 5min

图3. 210℃ H3PO4腐蚀5min P型及N型GaN形貌