针对当前图形化蓝宝石衬底 ICP干法工艺刻蚀流程, 对工艺腔室真空环境微气压调节非线性特征进行了动态监测, 本文提出了一种基于自适应模糊 PID的微气压控制算法。该算法利用质量流量计 MFC及真空泵组减压阀的参数调节, 实现真空环境微气压调节。通过 Matlab仿真及刻蚀流程气压控制测试表明, 工艺腔室的真空微气压自适应模糊 PID控制基本符合仿真结果。在气压为 0.13~20 Pa的真空环境下, 工艺腔室气压动态控制效果良好, 具有鲁棒性强、超调量小、过渡时间短等特点, 满足工艺刻蚀流程中正常刻蚀速率、选择比及均匀性等指标。

采用图形化蓝宝石衬底(PSS)技术可以降低GaN外延层材料位错密度，提高了发光二极管(LED)的内量子效率(IQE)，同时使LED光析出率(LEE)提高。基于PSS技术可以制作高效GaN基高亮度LED。基于已公开发表文献对用于高效LED制作的PSS技术做了综述，介绍了PSS技术演化、PSS的制作方法与主要的图形结构、PSS上GaN外延层生长机制以及PSS对LED性能的影响。PSS结构对LED的IQE与LEE均有提高，但对二者哪个提高更为有效没有定论，最近的研究结果倾向于以为对LEE提高更为有效。PSS对LED的IQE与LEE提高的机制目前并不是非常清楚，对公开发表的PSS对LEE的提高机制提出了不同看法。不同PSS结构与尺寸对GaN质量以及LED性能的影响方面的研究目前还非常缺乏。

为了制作高亮度LED，需要在图形化蓝宝石衬底上生长GaN材料。通过光刻在平坦蓝宝石衬底上制作掩膜图形，通过刻蚀将图形转移到蓝宝石衬底，得到图形化蓝宝石衬底。在图形化蓝宝石衬底上进行GaN的侧向外延生长，并做后续处理，就制成了基于图形化蓝宝石衬底的高亮度LED。图形化蓝宝石衬底上GaN的侧向外延生长使得外延材料的位错密度从1010 cm-2降低到107 cm-2，这减少了发生非辐射复合的载流子，多量子阱发射更多的光子，LED的内量子效率提高。此外，图形化蓝宝石衬底能够有效散射从多量子阱射出的光线，使得出射光射到逃离区的几率更大，从而提高光萃取率。内量子效率和光萃取率的提高大大改善了LED的光电特性。