柔性纳米压印技术在翘曲衬底上制造仿生微结构及其在III族氮化物半导体光电器件中的应用

III族氮化物材料在现代半导体光电子器件的发展中具有重要意义。但多年来，由于折射率差异有限和晶格失配大，异质衬底上生长的外延薄膜受限于较低的光提取效率和较高的位错密度。本文提出了一种通过柔性纳米压印技术在翘曲衬底上高通量制造仿生微结构的方法。设计了一种柔性共聚物纳米压印模具和两步蚀刻工艺，能够高效地制造复眼仿生蓝宝石微结构和复眼仿生二氧化硅微结构模板。与步进式光刻相比，柔性纳米压印技术的产能提高了6.4倍，经济成本节省了25%。实验结果表明，与蓝宝石微结构模板相比，二氧化硅微结构模板不仅可以提高器件的光提取效率，还可以调节AlN成核层的形态，抑制GaN晶粒在微结构倾斜侧壁上的生长，从而消除了不同取向的GaN晶粒愈合时产生的位错，使GaN材料的位错密度降低了40%。这项研究工作为在III族氮化物光电子器件的翘曲表面制造微结构提供了一种低成本、高质量和高通量的解决方案。

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