1引言

　　GaN基藍光、紫光、藍綠光發(fā)光二極管廣泛用于各種顯示屏、儀表指示燈、藍綠色交通燈以及各種照明設備中。由于GaN晶體結構和生長條件的限制，GaN基發(fā)光二極管一般是異質外延在晶系結構相容的藍寶石襯底上。但藍寶石與GaN晶格失配較大，外延晶片中有高密度的線缺陷，限制了GaN外延層的厚度和質量;藍寶石的電導率、熱導率差、硬度大，導致GaN基發(fā)光二極管的壽命短，輸出功率地，工藝制作復雜。盡管隨著對GaN材料發(fā)光機理的深入研究，GaN基發(fā)光二級光工藝制備關鍵技術取得重大突破、器件特性得到迅速提高，但藍寶石襯底帶來的問題有待進一步研究。

　　針對藍寶石襯底帶來的問題，1996年M.K.Kelly等首次提出采用脈沖激光將GaN外延層與藍寶石襯底剝離。激光剝離技術利用GaN在較低溫度下容易分解及其和藍寶石的帶隙差，采用光子能量大于GaN帶隙、小于藍寶石帶隙的紫外脈沖激光透過藍寶石襯底輻照在GaN上。界面處產生強吸收，溫度升高。GaN在溫度1173~1273K范圍內熱分解為氮氣和低熔點的金屬Ga實現(xiàn)GaN外延層和藍寶石襯底的分離。剝離之前將發(fā)光二極管鍵合在其他高電導率、熱導率襯底上，如Si、Cu，形成轉移襯底Si或Cu-GaN基發(fā)光二極管-藍寶石的自下而上結構，再結合激光剝離技術可以實現(xiàn)發(fā)光二極管的襯底轉移。從根本上解決了藍寶石襯底對GaN基發(fā)光二極管帶來的不利影響，并且高效、低損傷。目前，這一技術得到快速發(fā)展，成為新的研究熱點。溫度場分布決定了激光剝離技術中脈沖激光能量密度等關鍵參量的選取，是實現(xiàn)高效、低損傷激光剝離的重要因素。因此，激光剝離技術中溫度場分布的研究具有重要意義。

　　本文選取合適的熱源形式，計算分析了脈沖周期內GaN材料的瞬態(tài)溫度場分布。給出為實現(xiàn)低損傷激光剝離脈沖激光能量密度的最大值，確定了再一定激光光源條件下脈沖激光能量密度的選取范圍。采用相同的準分子激光光源進行了激光剝離實驗，實驗測試結果表明計算結果與實驗相符。