随着人类对于高光效能源的不断探究,以Ga N为首的Ⅲ族氮化物走进了历史的舞台。Ⅲ族氮化物以其禁带宽度大、电子迁移率高和直接带隙等特点,相比于传统发光材料而言在制造LED方面更有优势。Ga N基LED在可见光领域的研究已经十分成熟了,但在紫外光领域,Ga N基LED的发光效率受到内量子效率与光提取效率的影响依然不高。Ga N基紫外LED存在结晶质量差的问题,体材料中的缺陷会成为非辐射复合中心导致材料内量子效率降低;同时材料生长所采用的平面结构不利于光的出射,导致光提取效率降低。因此本文以二氧化硅纳米小球作为掩膜版,采用ICP刻蚀技术得到图形化的n-Ga N外延片。图形化处理的主要目是为了后续在刻蚀孔洞上生长出不平整的超晶格和量子阱结构加强In Ga N的局域态,从而增强内量子效率;同时这种不平整有概率增加光线出射,以提高光提取效率。另一方面希望在图形化的孔洞中生长出Ga N量子点材料,通过量子点的量子尺寸效应提高材料内量子效率从而提高发光效率。首先通过纳米小球的涂布对比实验,研究出最优方案进行二氧化硅纳米球掩膜版的制作,并在刻蚀后进行AFM与Raman表征。采用MOCVD生长了直到n层的Ga N外延薄膜材料,在n-Ga N外延片表面研究不同涂布方法、不同小球粒径和不同试剂用量的情况下二氧化硅纳米球如何单层且紧密的排布。最终发现采用漂移法500nm小球溶液和异丙醇溶液按照1:1各60ul制备出的小球排布最密,获得的二氧化硅掩膜版质量最好。然后对部分涂布外延片进行刻蚀,刻蚀深度为6nm与9nm,AFM可以清晰的观察到圆形台面结构。通过对Raman光谱E₂（high）散射峰的对比发现,刻蚀6nm和9nm的样品相对于没有刻蚀的样品,压应力分别减小13.6%和12.7%。然后通过将刻蚀处理的实验片和未进行刻蚀处理的标准片进行二次生长,对全结构外延片进行了XRD、PL和EL的表征对比,结果如下。XRD测试中刻蚀6nm的外延片与标准片Ga N峰、超晶格峰、量子阱峰和In Ga N峰基本重合,刻蚀9nm的外延片各峰位向左平移了0.01°。表明N层微小的刻蚀对材料生成相与结晶质量没有大的影响,实验片与标准片基本一致,达到了采用纳米球作为掩膜版的预期效果。PL测试和EL测试说明刻蚀片相对于实验片,量子阱底层由于In Ga N局域态的增强,发光波长发生了蓝移;同时可能有量子点生成量子尺寸效应加强了这种局域态。量子阱顶层局域效果减弱,发生了相分离现象,但结晶质量有所提高。最后将外延片制作成0810规格的管芯抽测300个,电流分别为1m A、5m A和20m A的情况下,测试了三种管芯的波长、良率、电压和发光功率。与标准管芯相比,n-Ga N表面6nm刻蚀的管芯波长发生轻微红移,良率下降,但正向电压减小,发光功率增加0.2%-18.9%;9nm刻蚀的管芯波长红移量增加,良率下降加剧,正向电压减小,发光功率降低0.9%-18.6%。由此得出结论,以Si O₂纳米球作为掩膜版对n-Ga N刻蚀6nm的图形化处理,有利于紫外LED正向电压的减小和发光效率的提高。