GaN基材料特性、所制器件、器件研究及其研究发展
氮化镓激光器及氮化镓材料的特性及其发展前景的探讨
氮化镓激光器及氮化镓材料的特性及其发展前景的探讨NanoPpto纳米光学技术所应有的市场领域，无一不是以亿美元为统计单位的，这其中包括到2009年市场需求超过2.5亿美元的数字影像市场、3亿美元的光通信市场以及超过7.5亿美元的投影和现实设备。
而NanoOpto公司瞄准这些市场也在努力的转变角色，从纯粹从事技术研发的学术机构向更加关注技术商用的商业化公司转变。
半导体所研制成功氮化镓基激光器氮化镓基半导体材料是续硅和砷化镓基材料后的新一代半导体材料，被称为第三代半导体材料，它具有宽的带隙，优异的物理性能和化学性能，在光电领域具有广泛的应用前景和研究价值。
用氮化镓基半导体材料研制成的氮化镓基激光器在国防安全领域和光信息存储、激光全色显示、激光打印、大气环境监测、水下通信、双色激光探测等领域具有重要的应用价值。
我国非线性光学晶体三朋硫酸锂（LBO）研究取得了重大进展中国科学院理化技术研究所的研究组在非线性光学晶体三朋硫酸锂研究上取得重大进展。
他们采用新的生长技术和助溶剂体系，解决了大尺寸、高品质LBO晶体生长的关键技术问题，突破了LBO晶体难以长达的瓶颈，成功地生长出尺寸大146mm×145mm×62mm、重量为1116.8g的LBO单晶。
超过了现有文献报道的国际上最大重量LBO单晶500g以上。
LBO晶体是全固态激光技术中最关键的材料之一，改成果的取得使中国牌晶体LBO的研究上了一个新的台阶。
这将对LBO晶体相关产业的发展起到积极的推动作用。
同时将为大口径、高能、高功率激光技术的发展提供新的可供选择的重要变频材料和器件。
作为第三代半导体材料的代表，氮化镓基半导体材料是新兴半导体光电产业的核心材料和基础器件，不仅带来了IT行业数字化存储技术的草命，也将推动通讯技术发展，并彻底改变人类传统照明的历史。
氮化镓基半导体材料内、外量子效率高，具备高发光效率，高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，是目前世界上最先进的半导体材料，可制成高效蓝、绿、紫、白色发光二极管和激光器。
高质量InAlGaN-GaN异质结材料及其器件研究
高质量InAlGaN-GaN异质结材料及其器件研究高质量InAlGaN/GaN异质结材料及其器件研究近年来，InAlGaN/GaN异质结材料在光电子器件领域引起了广泛的研究兴趣。
其优越的物理特性使得其在高频、高功率、高温等特殊环境下具有出色的性能。
本文将重点介绍高质量InAlGaN/GaN异质结材料及其器件的研究进展。
首先，我们需要了解InAlGaN/GaN异质结材料的制备方法。
常见的制备方法包括分子束外延（MBE）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等。
这些方法可以在高真空下控制生长，从而获得高质量的异质结材料。
在制备过程中，需要精确控制各种材料的组分和厚度，以确保InAlGaN/GaN异质结材料的稳定性和性能。
制备好的InAlGaN/GaN异质结材料可以被应用于各种光电子器件中，例如高电子迁移率晶体管（HEMT）、紫外光发射二极管（LED）、光探测器等。
其中，HEMT是最常见的器件之一。
它由两个电气特性截然不同的材料层构成，GaN材料层具有高迁移率的电子，而AlGaN材料层具有较大的禁带宽度。
HEMT具有优异的高频性能和低热噪声，适用于射频电子学和微波器件的应用。
同时，InAlGaN/GaN异质结材料还被广泛应用于紫外光发射二极管。
由于其能带结构的独特性质，InAlGaN/GaN材料可以实现广泛的波长覆盖范围，包括深紫外、近紫外和可见光等。
这使得它在生物医学、通信和光电子学等领域具有巨大的潜力。
此外，InAlGaN/GaN异质结材料的高载流子浓度、高辐射率和高热传导性能可以提高LED的发光效率和寿命。
另外，InAlGaN/GaN异质结材料在光探测器方面也有重要应用。
该材料具有宽波长范围的响应能力，可用于红外传感器和太阳能电池等光电子设备。
同时，高迁移率和低暗电流特性使其在低噪声条件下具有高灵敏度和快速响应速度。
然而，尽管InAlGaN/GaN异质结材料在光电子器件中具有广泛应用前景，但其研究仍面临一些挑战。
GaN材料的特性与应用
GaN材料的特性与应用1前言GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si 半导体材料、第二代GaAs、InP化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。
它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好（几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前景.表1钎锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性2 GaN材料的特性GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。
在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。
它在一个无胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。
因为其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。
2.1GaN的化学特性在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。
NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，可用于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测。
GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。
2.2GaN的结构特性表1列出了纤锌矿GaN和闪锌矿GaN的特性比较。
2.3GaN的电学特性GaN的电学特性是影响器件的主要因素。
未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。
一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。
很多研究小组都从事过这方面的研究工作，其中中村报道了GaN最高迁移率数据在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v·s和μn=1500cm2/v·s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。
近年报道的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4×1016/cm3、<1016/cm3；等离子激活MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。
gan基发光二极管研究
gan基发光二极管研究gan基发光二极管(Gallium-Insulated-gate BipolarTransistor,Galinel-Insulated-gate Bipolar Transistor,简称GIBJT)是一种新型的半导体器件,具有高亮度、高颜色饱和度、低功耗等优点,因此在显示技术、半导体传感器、LED照明等领域得到了广泛的应用。
本文将介绍GAN基发光二极管的原理、结构、性能及应用,并对GAN基发光二极管的研究现状、未来发展方向进行探讨。
一、GAN基发光二极管的原理GAN基发光二极管是一种基于GIBJT的改进型器件,它通过将GIBJT的基极和发射极分开,并在基极上添加一个正反馈回路,使得GIBJT的发射极能够更加积极地发射光线。
与传统的GIBJT相比,GAN基发光二极管具有更高的发射效率和更好的发光稳定性。
具体来说,GAN基发光二极管的工作原理如下:1. 将GIBJT的基极和发射极分别连接到两个电源电压上。
2. 通过一定的电路设计,将基极电流转换为发射极电流,使得发射极能够积极地发射光线。
3. 发射极发射的光线经过一系列光学器件的放大和处理,最终到达显示器或传感器等接收端。
二、GAN基发光二极管的结构GAN基发光二极管的结构主要包括基板、驱动电路和封装三个部分。
1. 基板基板是GAN基发光二极管的主要组成部分,主要由Galinel晶体、硅材料、金属等构成。
Galinel晶体是GAN基发光二极管的核心部分,具有高透明度、高折射率等特点,能够反射和吸收光线。
2. 驱动电路驱动电路是GAN基发光二极管的控制电路,用于控制基极电流和发射极电流的流动,从而实现GAN基发光二极管的发光功能。
驱动电路主要包括电源、开关、反馈电路等部分。
3. 封装封装是GAN基发光二极管的保护电路,用于保护基板和驱动电路免受外界干扰和损坏。
常见的封装材料包括陶瓷封装、金属封装等。
三、GAN基发光二极管的性能1. 亮度GAN基发光二极管的亮度比传统的GIBJT更高,可以满足夜间显示和室内照明的需求。
GaN基HEMT材料及器件研究的开题报告
GaN基HEMT材料及器件研究的开题报告一、选题背景高电子迁移率晶体管（HEMT）是一种应用广泛的高频器件，由于它具有高增益、高速度、低噪声等优点，在通信系统、雷达、卫星通信等领域得到了广泛应用。
GaN基HEMT作为一种新型的高频器件，具有更高的增益、更高的工作频率和更低的噪声系数等优点，因此在新一代无线通信技术和雷达系统中具有重要的应用前景。
二、研究内容本课题拟从以下几个方面开展研究：1、GaN基HEMT材料制备：通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）工艺在GaN 衬底上生长AlGaN/GaN异质结构，制备GaN基HEMT材料。
2、GaN基HEMT器件结构设计与制备：设计合适的HEMT器件结构，包括源漏结电极、栅电极、衬底接地等，制备GaN基HEMT器件。
3、器件性能测试：对制备的GaN基HEMT器件进行性能测试，包括暂态响应、频率响应、微波功率输出等测试，分析该器件的特点和性能。
4、器件应用研究：对GaN基HEMT器件在通信系统和雷达系统中的应用进行研究，探索其在这些领域中的应用效果和应用前景。
三、研究意义1、GaN基HEMT作为一种新型的高频器件，在通信系统和雷达系统中具有广阔的应用前景。
2、通过研究GaN基HEMT材料制备、器件结构设计与制备、器件性能测试以及器件在通信系统和雷达系统中的应用等方面，可以更加深入地了解GaN基HEMT的特点和性能，为其进一步的应用和发展提供理论和实验依据。
3、本研究对推动我国相关产业技术升级，提高我国技术创新能力和竞争力具有积极意义。
四、研究进度安排第一年：学习相关理论知识，了解GaN基HEMT的发展现状和存在问题，制备GaN基HEMT材料并进行性能测试。
第二年：进行GaN基HEMT器件结构设计，制备GaN基HEMT器件并进行性能测试。
第三年：进行GaN基HEMT器件在通信系统和雷达系统中的应用研究，撰写论文并进行答辩。
五、可行性分析本课题的研究目标具有实现可行性，主要依据如下几点：1、GaN基HEMT材料和器件制备技术已经比较成熟，可以成功实现。
第三代半导体GaN 材料特性对比
第三代半导体GaN 材料特性对比◎刘悦董政鑫郭建达陈冲（作者单位：吉林建筑大学）随着对大功率、散热、抗干扰器件的要求越来越高，以GaN为代表的第三代半导体材料登上了舞台，它们共同的特点即是禁带宽度大，抗辐照能力强，热稳定性好、化学稳定性好，加上良好的散热性，使得第三代半导体在大功率及特殊环境下的应用前景十分广阔。
一、GaN 材料概论自然界中，我们将材料按其导电性能分为三类，分别是导体、半导体和绝缘体，与导体和绝缘体相比，半导体具有特殊的电学性质，其电阻率受材料自身纯度，外界温度，辐射等强烈影响，固体物理中的能带理认为导体中的电子未能填充满其所在整个允带，允带中的电子可以在外加电场的作用下，产生定向移动，进而改变自身在K 空间中的能量状态，半导体和绝缘体其允带中充满了电子，电子虽然在外加电场中发生移动，但从整体来看其在K 空间中能量状态没有发生变化，所以对外不显电性，同时，由于半导体的禁带宽度较小，在外加光照或电流能能量注入的情况下，部分电子可以获得能量跨越禁带宽度，进入上层允带，这样上下两个允带都有“空余位置”供电子用来移动，其性质趋近于导体性质，K 空间中的能量状态可以发生改变，半导体对外显示导电性质。
绝缘体由于禁带宽度过大，所以很难改变其导电的性质，综上，我们可知半导体的这种可调制的导电性，具有重要的研究意义。
目前，半导体材料主要分为三代，第一代半导体材料主要以Si、Ge 半导体材料为主，Ge 半导体材料由于的高温和抗辐射性能较差，上世纪60年代后期Si 逐渐成为第一代半导体的代表，第二代半导体材料主要是指化合物半导体，如GaAs、InSb 为代表的二元化合物半导体，其中GaAs 为直接带系半导体，其导带底和价带顶都位于K 空间的原点位置，且禁带宽度仅为1.43电子伏，这些性质非常利于GaAs 的光学应用，以GaAs 为代表的第二代半导体主要用于制作高性能的毫米波、微波或光电子器件。
第三代半导体主要指的是以GaN，SiC，InN 化合物为代表的宽禁带材料，相比于第二代半导体，其具有高电子迁移率，高电子浓度，耐高温，抗辐射等优点，更适宜于制作高温、高频以及大功率器件，目前，实验测得GaN 材料的结构主要有以下三种，分别是纤锌矿结构、闪锌矿结构以及盐矿结构，在常温常压下，GaN 主要以闪锌矿和纤锌矿的结构存在。
氮化镓器件原理
氮化镓器件原理氮化镓（GaN）器件，作为近年来半导体领域的明星产品，以其卓越的性能和广泛的应用前景受到了业界的广泛关注。
本文将从氮化镓的材料特性、器件结构、工作原理以及应用领域等方面进行深入探讨，旨在为读者提供全面、专业的氮化镓器件知识。
一、氮化镓的材料特性氮化镓是一种直接带隙的宽禁带半导体材料，其化学式为GaN。
与传统的硅材料相比，氮化镓具有更高的电子饱和迁移率、更高的击穿电场和更高的热导率等优异性能。
这些特性使得氮化镓器件在高温、高频、高功率等极端条件下仍能保持良好的性能。
二、氮化镓器件的结构与工作原理氮化镓器件的结构多样，但最常见的是基于AlGaN/GaN异质结的横向器件，如肖特基二极管（SBD）和高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）。
这些器件的工作原理主要依赖于AlGaN/GaN异质结处产生的二维电子气（2-DEG）。
在AlGaN和GaN的结面处，由于两者的禁带宽度不同，导致能带发生突变，进而产生极化效应。
这种极化效应在界面处形成准三角型势阱，大量电子被限制在该势阱内。
这些电子在垂直于异质结界面的方向上是量子化的，而在平行于异质结界面的方向上可以自由运动，从而形成了二维电子气。
二维电子气具有极高的浓度和电子迁移率，是制作GaN基横向器件的理想选择。
当给氮化镓器件施加适当的电压时，二维电子气中的电子会在电场作用下进行定向移动，从而形成电流。
通过控制电压的大小和方向，可以实现对电流的精确调控。
这种基于二维电子气的电流调控机制是氮化镓器件工作的核心原理。
三、氮化镓器件的应用领域凭借优异的性能和独特的工作原理，氮化镓器件在多个领域展现出了广阔的应用前景。
以下是几个主要的应用领域：1. 电力电子领域：氮化镓器件具有高击穿电场和低导通电阻的特性，使其成为电力电子领域中的理想选择。
例如，在高压直流输电（HVDC）系统中，氮化镓器件可以显著提高系统的效率和可靠性。
此外，在电动汽车充电站、风力发电和太阳能发电等领域，氮化镓器件也发挥着重要作用。
GaN器件应用基础技术研究
GaN器件应用基础技术研究GaN（氮化镓）器件是一种新型的半导体器件，具有高功率、高频率、高温度和高可靠性等优势，因此在电力电子、通信和雷达等领域得到了广泛的应用。
本文将从材料、结构和工艺三个方面介绍GaN器件的基础技术研究。
首先，材料方面的研究对于GaN器件的性能和可靠性至关重要。
GaN材料具有较大的能带宽度和饱和漂移速度，因此能够实现高电压和高频率的工作。
目前，研究人员主要通过金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）等方法来制备高质量的GaN材料。
此外，通过引入杂质或合金化的方法，可以调节GaN材料的特性，进一步提高器件性能。
其次，GaN器件的结构设计也是研究的重点。
常见的GaN器件包括GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）、GaN基二极管和GaN基太阳能电池等。
在HEMT器件中，研究人员通常采用AlGaN/GaN异质结构来实现高电子迁移率和高饱和漂移速度。
此外，通过优化结构参数和引入特殊的结构设计，如纳米线和量子阱等，可以进一步提高器件的性能。
最后，工艺方面的研究对于GaN器件的制备和性能调控起着重要作用。
在制备过程中，研究人员通过优化沉积条件、选择合适的衬底和控制材料的表面质量等方法来提高GaN器件的制备质量。
同时，通过优化退火、离子注入和金属电极的制备等工艺步骤，可以改善器件的界面特性和电学性能。
总之，GaN器件的应用基础技术研究涉及材料、结构和工艺等多个方面。
通过对材料的研究，可以提高器件的性能和可靠性；通过对结构的优化设计，可以进一步提高器件的性能；通过对工艺的改进，可以提高器件的制备质量和电学性能。
未来，随着研究的深入，GaN器件将在各个领域得到更广泛的应用，并为人们带来更多的便利和创新。
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GaN基材料特性、所制器件、器件研究及其研究发展1.引言：（1）GaN是极稳定、坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。
在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。
它在一个无胞中有4个原子，原子体积大约为GaAs的一半。
是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等半导体材料一起，被誉为是继第一代Ge、Si半导体材料、第二代GaAs、InP 化合物半导体材料之后的第三代半导体材料。
因其硬度高，又是一种良好的涂层保护材料。
下面我们来了解下GaN的化学特性、电学特性和光学特性。
（2）氮化镓（GaN）基半导体材料是继硅和砷化镓基材料后的新一代半导体材料，被称为第三代半导体材料，它具有宽的带隙，优异的物理性能和化学性能。
氮化镓基激光器的波长可以覆盖从紫外光到可见光这样一个很宽的频谱范围，氮化镓基激光器在光信息存储、光显示、激光打印、激光全色显示、大气环境检测等领域有着重要的应用前景和巨大的市场需求。
（3）以GaN基半导体低维电子体系和光子体系为主要对象, 通过GaN基大失配异质结构的外延和精细微加工，探索和研究GaN基半导体中电子和光子的行为及其相互作用，解决国家经济建设和国防建设有重大需求的 GaN基光电子器件（包括短波长发光二极管(LED)、激光二极管(LD)和紫外光探测器）和微电子器件(主要为高温、高功率微波晶体管)研制与应用中的关键科学与技术问题，推动宽禁带半导体光电子学和微电子学的发展。
（4）GaN基LED以其寿命长、耐冲击、抗震、高效节能等优异特性在图像显示、信号指示、照明以及基础研究等方面有着极为广泛的应用前景，成为半导体领域的研究热点，国内外很多科研机构和企业先后开展了GaN基材料、器件的相关研究，在材料质量、器件指标等方面取得了重要进展。
同时对GaN基LED的可靠性也进行了比较深入的研究。
2.正文：一．GaN的材料特性1、GaN的化学特性在室温下，GaN不溶于水、酸和碱，而在热的碱溶液中以非常缓慢的速度溶解。
NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差的GaN，可用于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测。
GaN在HCL或H2气下，在高温下呈现不稳定特性，而在N2气下最为稳定。
2、GaN的电学特性GaN的电学特性是影响器件的主要因素。
未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型,最好的样品的电子浓度约为4×1016/cm3。
一般情况下所制备的P型样品，都是高补偿的。
据有关研究人员报告GaN最高迁移率资料在室温和液氮温度下分别为μn=600cm2/v•s和μn=1500cm2/v•s，相应的载流子浓度为n=4×1016/cm3和n=8×1015/cm3。
近年报导的MOCVD沉积GaN层的电子浓度数值为4×1016/cm3、<1016/cm3；等离子启动MBE的结果为8×103/cm3、<1017/cm3。
未掺杂载流子浓度可控制在1014～1020/cm3范围。
另外，通过P型掺杂工艺和Mg的低能电子束辐照或热退火处理，已能将掺杂浓度控制在1011～1020/cm3范围。
3、GaN的光学特性人们关注的GaN的特性，旨在它在蓝光和紫光发射器件上的应用。
氮化镓晶体管是直接带隙半导体材料,在室温下有很宽的带隙(3.39eV)。
它在光电子器件如蓝光、紫外、紫光等光发射二极管和激光二极管方面有着重要的应用。
作为第三代半导体材料的代表，氮化镓（GaN）基材料可制成高效蓝、绿光发光二极管和激光二极管LD（又称激光器），并可延伸到白光，将替代人类沿用至今的照明系统。
氮化镓（GaN）基材料奠定了解决白色发光二极管的基础，并且氮化镓蓝光LED相关材料及器件广泛应用于全色大屏幕显示器，高亮度LED交通信号和指针灯，以氮化镓为基础的高亮度半导体LED具有体积小、寿命长、功耗低等优点，并向着高亮度、全彩色、大型化方向发展。
二．GaN的所制器件1.GaN蓝绿光激光器氮化镓基蓝紫色激光器如果用做光记录和存储可以提高光盘存储密度近1个量级，在一张12cm 的光盘上可以实现单层碟片25GB的存储容量，双层碟片的50GB以上存储容量；氮化镓基蓝色激光器可以和现有的红色激光器、倍频的全固化绿色激光器一起，作为彩色显示的全固体标准三基色光源，实现三基色的平衡和全真彩的显示，只有使用半导体激光器才有可能使激光电视真正走进普通老百姓家庭；如果激光打印机采用氮化镓基蓝色激光器，其分辨率可以从现在标准的600dpi提高到1200dpi；氮化镓基蓝色激光器可用于捕获和阻尼铯原子的热振动，消除因热振动而引起的多普勒加宽，为光谱线的精确计量提供保证；对海水来说，蓝绿激光是一个透明窗口，在军事上，可以用这个波段的激光进行探测潜艇位置和潜艇通信、潜艇导航及鱼雷跟踪，在环境科学方面，可以用于海洋污染监测，海底形貌成像等。
2.紫外光探测器GaN基紫外探测器具有太阳光盲（Solar-blind，也称为日盲）、量子效率高、能够在高温和苛性环境下工作等不可比拟的优点，在实际应用中可以做到虚警率低、灵敏度高、抗干扰能力强，受到了人们极大的关注。
从应用角度来说，GaN基紫外探测器分为单元器件、阵列器件两种。
单元器件由于不能用于扫描成像，从而限制了其应用领域，而紫外探测器阵列，特别是凝视型焦平面阵列，能够应用于成像系统，能够准确的判断目标，大大拓展了其应用空间。
制备出大规模、高性能的GaN基紫外探测器焦平面阵列是GaN基紫外探测器发展的最高目标。
大规模太阳盲GaN基紫外探测器焦平面的研制成功，对于增强我国科学技术实力有重大意义。
正是因为GaN紫外探测器的巨大的应用前景，国际上已经在GaN紫外探测器方面取得了骄人的成绩，在2000年以前，主要集中在响应截止波长为365nm的可见光盲（Visible-blind）的GaN基紫外探测器的单元器件的制备，先后制备出肖特基结构、pin结构等多种结构的高性能的单元器件；在2000年以后，把目标主要集中在阵列器件和响应截止波长为280nm的太阳盲（Solar-blind, 也叫日盲）GaN基紫外探测器的研究上，不仅成功制备出响应截止波长为365nm的可见光盲的32×32、128×128的紫外探测器焦平面阵列，而且还制备出较高性能的MSM结构、肖特基结构、pin结构的响应截止波长为280nm的太阳盲紫外探测器单元器件。
三．GaN的器件研究1.GaN基材料激光剥离研究GaN基半导体材料和器件发展的一个重大问题是由于没有合适的衬底而造成的外延层质量问题，解决这个问题的一种可能途径是利用对衬底透明的短脉冲激光将GaN外延层从宝石衬底上剥离下来，再用HVPE生长技术制成GaN衬底，用以实现同质外延；而且这种技术还能大幅度的改进GaN基LED和LD的工艺流程。
探索实现激光剥离技术是当前的国际上的一个研究热点。
本实验室对这种技术进行了较系统的研究，深入探讨了剥离的物理过程，研究了剥离过程中应力应变和晶体微结构的变化，优化了激光参数、几何配置等，取得了较好成果。
目前本实验室达到的水平处于世界先进行列，已经能完整均匀地剥离极薄的（~2微米厚）2 英寸直径的GaN外延片；并利用激光剥离技术改善和简化了GaN基LD和LED器件的制备工艺，提高了器件性能；结合芯片键合技术研发出我国第一只垂直结构、上下电极的蓝光LED芯片。
这些成果引起国内外同行的很大关注。
2.GaN 基光子晶体研究实现半导体照明的一个关键是如何大幅度提高发光器件的光抽运效率。
本实验室提出并成功地发展了基于光学微腔和光子晶体概念的新型LED结构，为解决这个难题提供了新的途径，而且也发展了光子晶体这个新的领域。
本实验室利用聚焦离子束(FIB)技术在国内率先系统地开展了GaN基光子晶体的研究，成功地制备出周期为283nm的深刻蚀GaN基一维光子晶体(GaN/Air 1D-PC)，是迄今相应微结构中周期最小的；其中405 nm 波段的GaN基一维光子晶体的镜面反射率可高达解理面的3倍；采用FIB技术研制GaN 基二维光子晶体和光子准晶，均为国内外首次；首次观测到二维光子准晶对GaN基电注入发光器件导波模式的抑制和辐射模式的增强作用。
四．GaN基发光二极管的可靠性研究进展1．新型封装材料的应用LED产品封装材料采用是最新研究而成的硅树脂。
这种硅树脂具有更好的机械特性，能承受更高的温度，而且对紫外线照射和高强度蓝光辐射引起的褐色化具有更强的抵抗能力。
在室温条件下，5mm传统环氧树脂封装的GaN基白色LED采用20mA驱动电流，硅树脂封装的大功率LED驱动电流为350mA，工作10000h后，5mm的白色LED衰减了65％，而大功率的LED仅衰减了10％左右。
2.改善散热条件高温使塑料封装的透明度降低，影响GaN基LED器件的半透明欧姆接触和p型GaN的上表面，导致串联电阻增加，还会引起缺陷的产生，所以改善散热条件是提高器件可靠性的重要方法。
通过激光剥离技术，把GaN基蓝色LED从散热性不好的蓝宝石衬底上转移到Cu衬底上，由于Cu良好的导热性，器件产生的热能有效的消散掉，使得器件在大电流条件下也没有退化，反而由于电退火作用改善了材料质量，使器件光输出功率稳定上升，对LED施加300mA恒定电流，开始Cu衬底上的LED光输出功率（1.9mW）比蓝宝石衬底上的（1.41mW）高出36％，60min后达到87％，（2.73mW 对1.46mW）很明显蓝宝石衬底上的LED光输出功率衰减，而Cu衬底上的LED光输出功率提高，可靠性明显改善。
3.改进电流扩展电流拥挤效应使蓝宝石衬底上的GaN基LED器件局部区域温度升高，能直接导致器件失效。
为了使电流充分扩展，人们采取了很多办法，比如在器件中外延生长InGaN电流扩展层，优化p型电极的Ni/Au厚度比或几何状态。
实际上，如果把GaN基LED制造成垂直结构，可以从根本上解决电流均匀扩散问题。
在400mA驱动电流条件下，蓝宝石衬底上横向结构的300μm×300μm LED 15h后明显退化，不到24h就完全失效，而在GaN衬底上制造的垂直结构的LED 24h后光衰减不超过1％，但目前还不具备生产用的高质量GaN衬底。
4.加强工艺控制GaN基LED的制造工艺对其可靠性的影响也是不可忽视的。
把p型欧姆接触在O2中退化与在N2中退化相比较，制作的GaN/InGaN LED电学特性得到了改善，但是在0.37kA/cm2的电流应力下，LED的寿命却从1269min下降到了15min。
所以加强GaN基LED制作过程中的工艺控制至关重要。
除了制作欧姆接触外，对GaN基LED可靠性影响比较大的工艺是干法刻蚀。