提高激光剥离技术效率的研究
本论文主要通过研究激光作用下GaN的温度场分布情况来研究如何提高激光剥离效率。结合一维热传导模型和GaN受热分解过程在理论上分析了激光剥离时GaN的温度场分布情况以及影响激光剥离效率的参数，并利用COMSOL软件建立二维模型分析了激光作用下GaN的温度场分布，以此为指导设计实验，细致地研究了不同条件下的激光剥离情况。所获得的的主要成果如下: (1)通过分析一维热传导模型和GaN分解的热力学过程，发现在激光剥离过程中，衬底温度、激光能量密度、脉冲宽度和脉冲频率对GaN内温度场分布有着重要的影响，而环境气压则通过影响GaN分解温度而影响剥离情况。通过GaN的分解温度定义了剥离GaN的阈值能量密度，得知了对GaN进行预加热和降低环境压强均可以降低阈值能量密度，提高激光剥离的速率，并获知常压常温下、常压高温下和低压常温下激光剥离GaN的阈值能量密度，分别是340mJ/cm2、322 mJ/cm2和237mJ/cm2。 (2)利用COMSOL模拟软件建立二维模型，分别分析了均匀热源和高斯热源作用下GaN内的温度场分布情况，发现在热源边沿区域沿宽度方向存在温度骤降现象，并且通过对比发现高斯热源下温度下降得更为平缓。温度分布梯度过大会带来很大的热应变，从而使GaN发生碎裂，这可为实验中观察到的GaN易碎现象提供参考。 (3)设计实验得知将GaN样品预加热到70℃再进行激光剥离，激光剥离的阈值能量密度下降了25 mJ/cm2，从实验上证明了加热衬底能够有效降低激光剥离的阈值能量密度，提高剥离速率和剥离质量。而在研究环境压强对GaN激光剥离效果的影响时，为了确保N2能够及时有效地逸出，提出从GaN一面进行激光辐照的实验方案，一方面以GaN分解情况类比样品剥离情况，获得了低压下GaN分解的阈值能量密度降低了27 mJ/cm2的结论;同时设计多脉冲激光作用以研究低压和常压下GaN的分解深度实验，得知相比常压环境，低压下GaN分解深度在脉冲次数为10次、20次、30次时分别增加了10.2％、19.0％、24.3％，实验结合理论计算，均证明了降低环境压强能提高激光剥离的效率。
激光剥离;温度场分布;阈值能量密度;氮化镓;环境压强
厦门大学
硕士
微电子学与固体电子学
刘宝林
2014
中文
TN249;TN304
75
2014-09-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）