提高激光剝離技術效率的研究.pdf

1、本論文主要通過研究激光作用下GaN的溫度場分布情況來研究如何提高激光剝離效率。結(jié)合一維熱傳導模型和GaN受熱分解過程在理論上分析了激光剝離時GaN的溫度場分布情況以及影響激光剝離效率的參數(shù)，并利用COMSOL軟件建立二維模型分析了激光作用下GaN的溫度場分布，以此為指導設計實驗，細致地研究了不同條件下的激光剝離情況。所獲得的的主要成果如下:
　　(1)通過分析一維熱傳導模型和GaN分解的熱力學過程，發(fā)現(xiàn)在激光剝離過程中，襯底溫度、

2、激光能量密度、脈沖寬度和脈沖頻率對GaN內(nèi)溫度場分布有著重要的影響，而環(huán)境氣壓則通過影響GaN分解溫度而影響剝離情況。通過GaN的分解溫度定義了剝離GaN的閾值能量密度，得知了對GaN進行預加熱和降低環(huán)境壓強均可以降低閾值能量密度，提高激光剝離的速率，并獲知常壓常溫下、常壓高溫下和低壓常溫下激光剝離GaN的閾值能量密度，分別是340mJ/cm2、322 mJ/cm2和237mJ/cm2。
　　(2)利用COMSOL模擬軟件建立二維

3、模型，分別分析了均勻熱源和高斯熱源作用下GaN內(nèi)的溫度場分布情況，發(fā)現(xiàn)在熱源邊沿區(qū)域沿寬度方向存在溫度驟降現(xiàn)象，并且通過對比發(fā)現(xiàn)高斯熱源下溫度下降得更為平緩。溫度分布梯度過大會帶來很大的熱應變，從而使GaN發(fā)生碎裂，這可為實驗中觀察到的GaN易碎現(xiàn)象提供參考。
　　(3)設計實驗得知將GaN樣品預加熱到70℃再進行激光剝離，激光剝離的閾值能量密度下降了25 mJ/cm2，從實驗上證明了加熱襯底能夠有效降低激光剝離的閾值能量密度，提

4、高剝離速率和剝離質(zhì)量。而在研究環(huán)境壓強對GaN激光剝離效果的影響時，為了確保N2能夠及時有效地逸出，提出從GaN一面進行激光輻照的實驗方案，一方面以GaN分解情況類比樣品剝離情況，獲得了低壓下GaN分解的閾值能量密度降低了27 mJ/cm2的結(jié)論;同時設計多脈沖激光作用以研究低壓和常壓下GaN的分解深度實驗，得知相比常壓環(huán)境，低壓下GaN分解深度在脈沖次數(shù)為10次、20次、30次時分別增加了10.2％、19.0％、24.3％，實驗結(jié)合理