Введение
Глава 1 Подложки для эпитаксиального выращивания пленок нитрида галлия и полупроводниковых структур на его основе 19
1.1 Сапфир 20
1.2 Карбид кремния 24
1.3 Кремний 25
1.4 Арсенид галлия 26
1.5 Нитрид галлия 26
1.6 Выводы к главе 1 31
Глава 2 Методы отделения пленок нитрида галлия 32
2.1 Технология управляемого скола SmartCutTM 32
2.2 Laser Lift-Off 36
2.3 Химические методы отделения 40
2.4 Тонкопленочные методы отделения 44
2.5 Выводы к главе 2 47
Глава 3 Взаимодействие инфракрасного излучения с пленками нитрида галлия 49
3.1 Взаимодействие оптического излучения с веществом 50
3.2 Макроскопическая теория Максвелла 52
3.3 Поглощение света в полупроводниках 56
3.4 Особенности зонной структуры нитрида галлия 60
3.5 Влияние степени легирования на поглощение света в нитриде галлия 62
3.6 Поглощение света с длиной волны 10.6 мкм в пленке нитрида галллия 65
3.7 Поглощение света с длиной волны 10.6 мкм в сапфире 67
3.8 Динамика температурного нагрева GaN на интерфейсах GaN/сапфир и n-GaN/n+-GaN при воздействии лазерного излучения с длиной волны 10.6 мкм 69
3.8.1 Распределение температуры в структуре n-GaN/Al2O3 при импульсном облучении ИК лазером 70
3.8.1.1 Распределение температуры вдоль лазерного луча: зависимость от плотности мощности лазерного излучения 71
3.8.1.2 Влияние длительности лазерного импульса и диаметра лазерного пятна на толщину слоя n-GaN, нагретого до температуры диссоциации, величину и положение температурного максимума 74
3.8.1.3 Влияние толщины пленки n-GaN на толщину слоя n-GaN, нагретого до температуры диссоциации, величину и положение температурного максимума 77
3.8.2 Распределение температуры в структуре n-GaN/n+-GaN/Al2O3 при импульсном облучении ИК лазером 78
3.8.2.1 Распределение температуры вдоль лазерного луча: зависимость от плотности мощности лазерного излучения 80
3.8.2.2 Влияние длительности лазерного импульса и диаметра лазерного пятна на толщину слоя GaN, нагретого до температуры диссоциации, величину и положение температурного максимума 82
3.8.2.3 Влияние толщины пленки n+-GaN на толщину слоя n-GaN, нагретого до температуры диссоциации, величину и положение температурного максимума 85
3.9 Сравнение результатов температурного нагрева в структурах n-GaN/Al2O3 и n-GaN/n+-GaN/Al2O3 при импульсном облучении ИК лазером 86
3.10 Выводы к главе 3 88
Глава 4 Лазерная установка для отделения тонких пленок 90
4.1 Постановка задачи 91
4.2 Автоматизация установки 93
4.3 Наносекундный импульсный CO2-лазер 96
4.4 Оптическая система 98
4.4.1 Регулировка энергии лазерного излучения наносекундного импульсного CO2-лазера 98
4.4.2 Делитель лазерного излучения 100
4.4.3 Система машинного зрения 101
4.4.4 Фокусирующая линза 103
4.5 Анализатор энергии лазерного излучения 105
4.6 Моторизированный трехкоординатный столик 105
4.7 Система крепления образца на трехкоординатном столике 106
4.8 Настройка оптической системы 108
4.9 Выводы к главе 4 111
Глава 5 Определение параметров облучения пленок и GaN структур 113
5.1 Экспериментальное определение пороговой плотности мощности лазерного облучения 114
5.2 Методика определения глубины нагрева материала 117
5.3 Влияние диаметра пятна лазера на процесс лазерного отделения 118
5.4 Влияние расположения полостей на процесс лазерного отделения 121
5.5 Влияние количества проходов на качество лазерного облучения 122
5.6 Облучение пленок GaN большой площади инфракрасным лазерным излучением 123
5.7 Влияние структурных особенностей, облучаемых образцов, на процесс лазерного отделения 127
5.8 Исследование облученных пленок 129
5.9 Выводы к главе 5 132
Глава 6 Отделение и исследование пленок GaN и структур на их основе 133
6.1 Процесс отделения облученных участков пленок и приборных GaN структур 133
6.2 Исследование слаболегированных пленок n-GaN отделенных от сапфировых подложек наносекундным CO2-лазером 136
6.2.1 Образцы и методика проведения эксперимента 136
6.2.2 Отделенные пленки GaN и сапфировые подложки 137
6.3 Исследование слаболегированных пленок n-GaN отделенных от сильнолегированных слоев n+-GaN наносекундным CO2-лазером 146
6.3.1 Образцы и методика проведения эксперимента 146
6.3.2 Отделенные пленки n-GaN и слои n+-GaN 148
6.4 Изготовление вертикального диода Шоттки на основе пленок, отделенных наносекундным CO2-лазером 151
6.5 Выводы к главе 6 154
Глава 7 Отделение фемтосекундным лазером светодиодных пленок на основе GaN и их исследование 155
7.1 Поглощение лазерного излучения с фемтосекундной длительностью импульсов 155
7.2 Установка на основе фемтосекундного лазера 156
7.3 Исследование облученных светодиодных пленок 158
7.4 Исследование вертикальных светодиодных структур на основе GaN отделенных от слоя GaN фемтосекундным титан-сапфировым лазером 160
7.4.1 Образцы и методика проведения эксперимента 160
7.4.2 Отделенные светодиодные пленки и слои n+-GaN 162
7.5 Выводы к главе 7 163
Заключение 165
Список литературы 167
