武汉大学报告称，与在图案化蓝宝石上生长的类似器件相比，在用图案化蓝宝石与二氧化硅阵列（PSSA）衬底上生长的氮化铟镓（InGaN）蓝色发光二极管（LED）的光输出功率提高了16.5％。这项工作表明，在高分辨率显示器的高性能LED的开发方面迈出了重要的一步。其他潜在的应用可能来自可见光通信（VLC）、汽车前照明和普通照明。

　　研究人员认为，通过倒装芯片器件中的蓝宝石衬底可以改善晶体质量并提高光提取效率。

　　使用光致抗蚀剂热回流和等离子蚀刻制备PSSA，以创建直径2.8μm的二氧化硅/二氧化硅（SiO₂）锥体，中心间距为3.0μm，锥体高度为2μm。在锥体形成后进行进一步的等离子刻蚀，切成蓝宝石，使锥体更薄。

　　发现这些蓝宝石基座使螺纹位错（TD）弯曲，使其远离结构的有效区域。SiO₂的使用可减少GaN中的聚结边界，从而减少失配应变，从而进一步降低TD密度。该团队表示由于在二氧化硅阵列锥形侧壁区域上没有形成GaN岛，因此在PSSA上生长的LED有效地减少了在衬底侧壁区域和c平面区域上生长的GaN的聚结边界中存在的失配。

　　III-N的生长始于在650°C的氮气，氧气和氩气混合气体中进行铝溅射，从而形成15nm的氮化铝（AlN）成核层。其余的LED结构使用金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长：3μmGaN缓冲液、2.5μmn-GaN触点、260nm轻掺杂n-GaN、3x1.5nm/30nm In0.02Ga0.98N/GaN中间层（IL）、6x1.5nm/9nm在0.05Ga0.95N超晶格（SL），9x3nm / 12nm In0.16Ga0.84N / GaN多量子阱（MQW）有源区、15nm p-GaN、25nm p -Al0.2Ga0.8N电子阻挡层、80nm p-GaN接触。

　　研究人员解释说：“In0.02Ga0.98N / GaN IL和In0.05Ga0.95N SL的使用降低了导带中电子和价带中空穴的有效势垒高度，从而提高了有效电子捕获率。”

　　X射线分析得出的TD密度为1.3x10⁸/cm²，而图案化蓝宝石衬底（PSS）上生长的类似结构的TD密度为3.3x10⁸/cm²。

　　该结构在380μmx760μmLED中翻转，光线主要从蓝宝石一侧发出。注入电流为60mA时的发射波长为445nm（蓝色）。相比之下，PSS设备的波长更长，为452nm。较长的波长归是因为PSS的结构中的额外应变引起的压电场的影响。这些场由于量子限制的斯塔克效应（QCSE）而发生了性能改变。

　　PSSA基板在光输出功率（LOP）和外部量子效率（EQE）方面也具有优势：120mA时为225.7mW，峰值为77.7%，而PSS为193.8mW和67.8%。性能的提高归因于增强的晶体质量和出色的光提取效率。

　　与蓝宝石（1.78）或GaN（2.46）相比，SiO₂的存在具有1.45的折射率，其折射率比空气的折射率更接近1。较低的SiO₂折射率会减少内部反射的总量，更容易将光传输到外界。