Opto-ElectronicAdvances的一份新出版物通过工程拉伸应力Ni层通过微腔辅助裂纹扩展讨论了大规模和高质量的III族氮化物膜。
这项研究的主要目的是开发一种前所未有的大规模和高质量III族氮化物合金剥离技术，以在半导体行业中实际使用。一般来说，用于InGaN基发光二极管(LED)的微米厚外延层是在高温(>1000°C)下在超过一百微米厚的蓝宝石衬底上生长的。
重要的一点是，厚蓝宝石基板的必然使用导致了许多缺点，如绝缘性、低导热性、不灵活等。因此，在基板上生长的LED薄层给开发带来了许多挑战设备应用，尤其是micro-LED显示器。
尽管这些缺点可以通过去除基材来解决，但由于其具有混合共价离子键的强界面断裂韧性，因此具有挑战性。我们小组的研究一直致力于大规模去除基板，同时保持制造III族氮化物膜的薄膜质量。
简而言之，引入了中间微腔层以减轻界面断裂韧性，并且设计了残余的拉应力Ni层以实现足够的能量释放率，从而方便地从界面剥离GaN基层。基于这种机械剥离技术，我们展示了大规模的未掺杂GaN和绿色LED薄膜，并在大规模生产后通过制造紫外(UV)光电探测器和垂直型绿色LED等光电器件来验证其质量。去角质。
本文的作者介绍了微腔辅助裂纹扩展以获得大规模和高质量的III族氮化物膜。纳米多孔结构已被制造用作模板来生长高质量的GaN基层，例如未掺杂的GaN和绿色LED。在层的高温过度生长期间，纳米多孔结构转变为微米尺寸的空腔结构。
微尺寸腔结构的关键作用主要是通过减小表面积来减轻GaN原有的界面韧性。降低的界面韧性，称为有效界面韧性，可以通过调节表面孔隙率和纳米多孔结构的深度来调节。基于具有有效界面韧性的过度生长的目标层(未掺杂的GaN和绿色LED)，我们应用了称为Ni应力源的张应力Ni层，以提供足够的能量释放率。通过将从通过电镀沉积的镍应力源获得的能量释放速率与有效的界面韧性相匹配，目标层很容易在微腔结构的界面处剥离。
大规模剥离后，通过X射线衍射测量摇摆曲线来验证未掺杂GaN膜的质量。此外，我们展示了由剥离膜制造的垂直型紫外光电探测器和贪婪LED。这些器件显示出适中的电学和光学性能，这也可以证明薄膜的质量在大规模剥离后得以保留。