通过不同的光刻工艺,在蓝宝石表面能够有效地制备不同的图形,其刻蚀深度、图形MBR150F尺寸和间距都可以进行有效的控制。由不同图形的蓝宝石衬底制备的LED芯片在电子和光学等性质方面存在较大的差异,YT。Hst】等人分别制备了半球形、六角形和圆锥形的蓝宝石衬底表面(见图5-38),半球形和六角形衬底的图形直径均为3.4um,问距为1.8um,而圆锥形衬底直径为2um,间距3,2um。在传统蓝宝石衬底、半球形图形化衬底、六角形图形化衬底和圆锥形图形化衬底表面生长的GaN夕卜延层的位错密度分别为8,7×10飞m2、2×1y田卩、3×1ycm2和5×1y田卩。半球形图形化蓝宝石衬底制各的GaN夕卜延层位错密度最小,晶体质量最高,由其制备的LED也具有最佳的电流一电压特性。

    (a)传统的蓝宝石衬底表面; (b)半球形蓝宝石衬底表面; (c)六角形蓝宝石衬底表面; (d)圆锥形蓝宝石衬底表面。

     扳权许可来自IEEE Photonlc・s Tcchnology Lcttcrs,2012,24(19),1686-1688)然而,由这四种蓝宝石衬底制备的LED芯片在驱动电流为绷0111A时,六角形图形化的蓝宝石衬底具有最高的输出功率(168mW),半球形衬底(144mW)和圆锥形次之(122mW),传统蓝宝石衬底制备的LED芯片具有最低的输出功率96mW。在不同注入电流时的外量子效率表现出与输出功率相似的规律,在硐llInA时六角形图形化的蓝宝石衬底具有最高的外量子效率(15%)。与传统的蓝宝石衬底表面相比,以六角形图形化衬底制备的LED芯片输出功率能够提升75%,外量子效率提高65%。六角形图形化蓝宝石衬底具有最高的输出功率和外量子效率,主要是由于该图形衬底能够有效地减少光的全内反射,增加光的发射角度,进而提高了LED芯片的光提取效率。