基板の電気伝導性および熱伝導性の低さは、サファイア基板上に成長したGaN系LEDの課題であり続けています。超高速レーザー剥離技術を用いてサファイア基板上のGaN系LEDを他の基板へ転移することは、この問題を解決する有効な方法の一つです。本稿では、超高速ピコ秒レーザーを用いて、パターニングされたサファイア基板上に成長した半極性面GaN系LEDの基板剥離を行い、Si基板へ成功裏に転移し、垂直構造のLEDデバイスを形成しました。SEM試験の結果、超高速レーザーのエネルギー密度が約1.3 J/cm²付近でサファイアとGaNの界面層が効果的に分解され、デバイスへの負の損傷が最小限となることが判明しました。ラマンスペクトル測定の結果、剥離後のLED中のGaN層の残留応力が1.42 GPaから0.29 GPaに有効に解放されていることが示されました。作製した垂直構造LEDのI⁃V性能試験では、5 V印加時の順方向電流が0.164 mAから0.759 mAに増加し、光励起発光および電気励起発光性能が向上しました。本稿はサファイア基板上の半極性面GaN系LEDの超高速レーザー剥離の実験研究を完了し、低損傷かつ高効率な転移技術の開発に理論的支援を提供し、半極性面GaN系LEDの発展と応用の加速が期待されます。

LED;超高速レーザー;パターニングサファイア;半極性面;窒化ガリウム