1引言
GaN基蓝光、紫光、蓝绿光发光二极管广泛用于各种显示屏、仪表指示灯、蓝绿色交通灯以及各种照明设备中。由于GaN晶体结构和生长条件的限制，GaN基发光二极管一般是异质外延在晶系结构相容的蓝宝石衬底上。但蓝宝石与GaN晶格失配较大，外延晶片中有高密度的线缺陷，限制了GaN外延层的厚度和质量;蓝宝石的电导率、热导率差、硬度大，导致GaN基发光二极管的寿命短，输出功率地，工艺制作复杂。尽管随着对GaN材料发光机理的深入研究，GaN基发光二级光工艺制备关键技术取得重大突破、器件特性得到迅速提高，但蓝宝石衬底带来的问题有待进一步研究。
针对蓝宝石衬底带来的问题，1996年M.K.Kelly等首次提出采用脉冲激光将GaN外延层与蓝宝石衬底剥离。激光剥离技术利用GaN在较低温度下容易分解及其和蓝宝石的带隙差，采用光子能量大于GaN带隙、小于蓝宝石带隙的紫外脉冲激光透过蓝宝石衬底辐照在GaN上。界面处产生强吸收，温度升高。GaN在温度1173~1273K范围内热分解为氮气和低熔点的金属Ga实现GaN外延层和蓝宝石衬底的分离。剥离之前将发光二极管键合在其他高电导率、热导率衬底上，如Si、Cu，形成转移衬底Si或Cu-GaN基发光二极管-蓝宝石的自下而上结构，再结合激光剥离技术可以实现发光二极管的衬底转移。从根本上解决了蓝宝石衬底对GaN基发光二极管带来的不利影响，并且高效、低损伤。目前，这一技术得到快速发展，成为新的研究热点。温度场分布决定了激光剥离技术中脉冲激光能量密度等关键参量的选取，是实现高效、低损伤激光剥离的重要因素。因此，激光剥离技术中温度场分布的研究具有重要意义。
本文选取合适的热源形式，计算分析了脉冲周期内GaN材料的瞬态温度场分布。给出为实现低损伤激光剥离脉冲激光能量密度的最大值，确定了再一定激光光源条件下脉冲激光能量密度的选取范围。采用相同的准分子激光光源进行了激光剥离实验，实验测试结果表明计算结果与实验相符。
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