CN102201512A

CN102201512A - 一种图形化衬底

Info

Publication number: CN102201512A
Application number: CN 201110102031
Authority: CN
Inventors: 孙永健; 张国义; 贾传宇; 于彤军; 徐承龙; 童玉珍; 廉宗隅
Original assignee: Sino Nitride Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Guangdong Zhongtu Semiconductor Technology Co., Ltd
Priority date: 2011-04-22
Filing date: 2011-04-22
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2031-04-22
Also published as: CN102201512B

Abstract

本发明提供一种图形化衬底产品，利用异质材料制备周期性图形，该材料具备抗高温的特点，可以在800度以上的高温生长时不分解，可以以单晶体材料的形式存在。本发明包括底层的蓝宝石衬底和蓝宝石衬底表面的周期化图形，所述周期性图形完全由异质材料构成；或者所述周期性图形由异质材料和蓝宝石按照一定比例分层构成，图形上部为异质材料，而图形的下部即为蓝宝石。本发明打破了传统的图形化衬底仅利用蓝宝石衬底形成周期性图形的特点。而是使用了异于蓝宝石或GaN的异质材料在蓝宝石表面上制备了周期性的图形，已达到提高晶体生长质量，提高器件出光效率的目的。

Description

一种图形化衬底

技术领域

本发明属于半导体光电子技术领域，涉及一种用于生长GaN外延片的图形化衬底。

背景技术

以GaN以及InGaN， AlGaN为主的Ⅲ/Ⅴ氮化物是近年来备受关注的半导体材料，其1.9～6.2eV连续可变的直接带隙，优异的物理、化学稳定性，高饱和电子迁移率等等特性，使其成为激光器，发光二极管等等光电子器件的最优选材料。

由于GaN 单晶制备困难，又很难找到与GaN 晶格匹配的材料，通常氮化物光电子器件都是制备在蓝宝石衬底上。而蓝宝石与GaN 材料晶格常数相差约15 % ，热膨胀系数和化学性质也相差较大。大的失配使在蓝宝石衬底上生长的氮化物外延层缺陷密度较大，这些缺陷会向后向相邻窗口漫延，从而使InGaN 有源区的缺陷密度增大，据报道在10⁹ cm^～ 2～10¹² cm^～2数量级。线缺陷的存在为Mg 的扩散提供路径，同时增大了电子从多量子阱泄漏的几率，从而影响器件的寿命和发光效率。当发光波长为410nm 时，GaN 材料和蓝宝石之间光的全反射角arctan(2154/ 1179) 为44.8°，这使得有源区产生近90 %的光被限制在器件内，经多次反射而被吸收，这样即增加了LED 的发热量，也使其发光亮度减弱。因此，如何在基于蓝宝石衬底的基础上提高器件生长质量成为了制约LED器件发展的关键问题。

为了减少缺陷密度，增大光提取效率，提高发光二极管的亮度及可靠性，延长其寿命，研究人员采用了各种办法。其中，侧向外延技术是较为成功的一种，它被认为是降低位错密度，提高生长GaN晶体质量的有效手段。

图1是侧向外延所需形成的材料结构，如图1所示，侧向外延需使用制备成如下结构的衬底。蓝宝石衬底，在蓝宝石衬底上的2～10微米的GaN层，以及长在GaN层上的100～500nm厚，5～10微米宽的SiO₂薄膜条。在这样的GaN\SiO₂间或的表面上再使用MOCVD生长厚膜GaN材料。

使用侧向外延技术，SiO₂条之下的GaN层中的位错会被SiO₂条遮挡，从而不会达到样品表面，只有SiO₂条之间的位错有机会透过SiO₂条穿透到样品表面，如图2所示，图2是侧向外延位错减少的生长示意图与生长厚SEM图片。因此，其应用减少了外延生长GaN 材料的位错密度，有效提高了GaN 材料的晶体质量和器件性能。但是侧向外延技术主要是针对生长厚膜GaN（超过20微米厚）时所使用的技术，在蓝绿光LED外延应用中，由于其需要2～10微米的GaN层，而LED外延片中GaN一共厚度只有3～5微米，因此，其并不适用于LED外延。

近年来，图形化衬底（Patterned Structure Substrates）技术逐渐流行起来。

图形化衬底主要结构如图3所示，在蓝宝石衬底表面上，利用光刻与干法刻蚀技术形成遍布一个个圆锥形蓝宝石突起的图形化蓝宝石表面。圆锥形突起的底面半径尺寸在3.0微米到5微米之间，高度在1.0微米到1.5微米之间。圆锥中轴线之间的距离在4～6微米之间。

然后再在这种图形化的衬底表面进行LED材料外延，图形化的界面改变了GaN材料的生长过程。表面的图形为GaN生长提供了多种生长晶向的选择，而GaN沿图形表面生长速率不同，从而达到了使晶格失配位错在衬底生长区发生弯曲并合拢，有效的抑制缺陷向外延表面的延伸，提高器件内量子效率； PSS衬底技术以其简单的工艺，成为了各大LED生产研发企业开发高亮度大功率LED器件的首选衬底材料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种图形化衬底产品，本发明利用异质材料（异于蓝宝石和GaN的材料）制备周期性图形，代替传统图形化衬底表面刻蚀形成的蓝宝石图形；或该异质材料与蓝宝石按一定比例分层共同构成蓝宝石表面的周期性图形。该异质材料的特点是可以在蓝宝石衬底上利用生长或溅射、沉积的方式形成薄膜。该材料具备抗高温的特点，可以在800度以上的高温生长时不分解，可以以单晶体材料的形式存在。其折射率与GaN相比有较大差别。该材料如SiO₂，Si₃N₄，SiC，Si，ZnO，GaAs系列材料等材料。

为达上述目的，本发明的一种图形化衬底，采用以下的技术方案：

包括底层的蓝宝石衬底和蓝宝石衬底表面的周期化图形，所述周期性图形完全由异质材料构成；

或者所述周期性图形由异质材料和蓝宝石按照一定比例分层构成，图形上部为异质材料，而图形的下部即为蓝宝石，异质材料与蓝宝石的比例为

异质材料层厚：蓝宝石图形层厚=0.05～1：0～0.95，

直到到图形完全是异质材料。

进一步，上述异质材料为SiO₂、Si₃N₄、SiC、Si、ZnO、GaAs系列材料。

进一步，上述周期性图形是凸起的圆锥形、圆柱形、梯形圆台形、三角锥形、方锥形、方柱形、三角方台型、梯形方台型和五边锥形、五边柱形、梯形五边台形、六边锥形、六边柱形、梯形六边台形、12边锥形、12边柱形、梯形12边台形的多边锥形、多边柱形或梯形多边台形。

进一步，上述周期性图形是凹陷的，凹陷性周期性图形是锥形坑、柱形坑、梯形圆台坑、三角锥形坑、三角台形坑、方锥形坑、方柱形坑、梯形方台型坑和五边锥形坑、五边柱形坑、梯形五边台形坑、六边锥形坑、六边柱形坑、梯形六边台形坑、12边锥形坑、12边柱形坑、梯形12边台形坑的多边锥形坑、多边柱形坑或梯形多边台形坑。

进一步，上述周期性图形的周期为0.2～50微米，周期性图形的底面直径为0.1～50微米，周期性图形的高度为0.1～3微米。

进一步，上述凹陷性周期性图形是完全由异质材料所构成；或者所述凹陷性周期性图形是由异质材料与蓝宝石按一定比例分层构成，异质材料与蓝宝石的比例从异质材料层厚：蓝宝石图形层厚=0.05:0.95到图形完全是异质材料。

进一步，上述该凹陷形周期性图形的周期为0.2～50微米，周期性图形的底面直径为0.1～50微米，周期性图形的高度为0.1～3微米。

PSS衬底的优点：

相对于普通蓝宝石衬底，在PSS衬底上生长氮化镓外延层有明显的优点：

㈠、可以减少外延缺陷，降低位错密度，外延层晶体质量明显提高，从而提高器件内量子效率。

㈡、另外，蓝宝石的折射率为1.8，氮化镓的折射率为2.4，由于折射率的差异，当光从外延层进入图形衬底时，会形成反射，从而改善GaN基发光二极管出光率。

㈢、利用PSS衬底生长的GaN外延片可以明显降低外延片由于晶格失配和热失配而残余的应力。

衬底的应用：

基于PSS衬底的外延材料制成的LED器件参数表明，其20mA下光功率水平相比普通蓝宝石衬底制作的器件光功率增加约30%，因此采用PSS衬底是提高氮化镓基发光二极管出光效率的一种有效方法。

而PSS生长中应力的降低是进行HVPE厚膜生长所必需的条件。厚膜生长时，面临的首要问题就是当GaN长厚后时，由于残余应力积聚，从而导致晶体开裂。因此，PSS衬底在GaN衬底制作时同样有广泛的应用。

综上，PSS衬底目前的主要应用包括，

第一：高功率，高亮度LED外延片的生长

第二：GaN单晶衬底的生长

第三：GaN复合衬底的生长

本发明打破了传统的图形化衬底仅利用蓝宝石衬底形成周期性图形的特点。而是使用了异于蓝宝石或GaN的异质材料在蓝宝石表面上制备了周期性的图形，已达到提高晶体生长质量，提高器件出光效率的目的。因此，本发明与传统的图形化衬底技术有明显的改进。

另外，本发明较传统的蓝宝石图形化衬底有两方面的明显优势。

传统的图形化蓝宝石衬底之所以能够提高器件效率，主要是两方面的原因。一是提高外延衬底的晶体质量。这我们在背景技术中有所阐述，图形化的衬底会使得GaN在图形之间的窗口处生长的GaN材料内位错沿着锥形或其他图形的侧面形成弯曲，在位错爬到图形顶部时，不同窗口生长上来的位错会形成合拢。因此，利用图形衬底生长的GaN材料位错密度会明显降低，晶体质量得到提高，从提提高GaN基LED器件的内量子效率。另一方面，利用蓝宝石衬底生长的GaN基LED外延片其发光表面主要在GaN材料表面，而从GaN LED有源层发出的射向蓝宝石衬底的光线，基本会被封装是的金属基地等其他材料吸收，对整体的发光效率没有多少贡献。因此，如果能将射向蓝宝石衬底的光反射回GaN顶部进而发射出去，会大大提高LED器件的出光效率。而图形化蓝宝石衬底的表面图形，恰巧形成了一个反射光栅，可以有效的反射射向蓝宝石的光线，从而提高LED器件的效率。

本发明所涉及的异质材料的图形化衬底在这两方面较传统的图形化蓝宝石衬底都有明显的提高。

首先，在图形化衬底的生长中，为了使图形窗口生长的GaN材料中的位错能够沿图形侧面弯曲，进而在图形顶部合拢，其关键的问题就是尽量避免GaN材料在图形衬底的周期性图形的侧面生长。而蓝宝石材料形成的周期性图形，很难使图形不在侧面生长。而在这方面，异质材料的图形化衬底有着明显的优势，由于所选材料本身就不适宜GaN在其上生长，因此，很容易做到生长时GaN材料不在图形侧面生长，从而促进位错沿图形侧面弯曲进而在图形顶部的合拢，从而进一步提高GaN材料的晶体质量，提高器件效率。

其次，在图形化衬底的周期性图形形成反射光栅提高LED器件的出光效率方面，GaN材料与蓝宝石材料的折射率有较大差别是除去图形尺寸会对反射形成影响外的另一个非常重要的因素。GaN材料的折射率为2.5，而蓝宝石的折射率为1.8，其两者之差形成了较大的全反射角，从而提高了LED的出光效率。而在这方面，异质材料的周期性图形化衬底会有更大优势。我们选取的异质材料可以与GaN有更大的折射率差异，从而形成更高的反射率。比如SiO₂材料，其反射率为1.4，与蓝宝石差异更大。通过理论模拟传统图形衬底与SiO₂材料图形衬底对器件出光效率的结果，如图7所示，我们可以看出，异质材料的图形化衬底更能够提高LED器件的出光效率。图8为我们利用传统图形化衬底制备的LED器件和SiO₂图形化衬底制备的LED器件的光功率曲线，我们可以看出，在0～50mA的工作电流范围内，SiO₂图形化衬底制备的LED器件光功率比传统图形化衬底制备的LED器件有明显的提高。

本发明与侧向外延技术相比有明显的改进与不同。

一、侧向外延技术是首先在2～10微米厚的GaN层上形成SiO₂层，而本发明则是直接在蓝宝石衬底上形成异质材料的周期图形。

二、侧向外延技术使用的SiO₂薄膜为SiO₂薄膜条形结构，且结构尺寸在5～10微米左右，厚度不超过500nm。本发明所使用的异质材料周期性结构所使用的是周期性的锥形或柱形、台形。且其尺寸范围与侧向外延技术有明显不同。图形高度优选0.5～1.8微米。

附图说明

图1所示为侧向外延所需形成的材料结构；

图2所示为侧向外延位错减少的生长示意图与生长厚SEM图片；

图3所示为传统图形化衬底的结构示意图以及SEM照片和应用生长GaN后的界面SEM；

图4a所示为本发明完全异质材料形成周期性图形的图形衬底结构示意图；

图4b所示为本发明异质材料与蓝宝石分层构成周期性结构的图形衬底结构示意图；

图5所示为异质材料图形化衬底的关键尺寸定义示意图；

图6a和图6b所示为异质材料凹形图形化衬底结构示意图和几个关键尺寸定义示意图；

图6c所示为完全异质材料周期性凹形图形衬底结构示意图；

图6d所示为异质材料与蓝宝石分层凹形图形衬底结构示意图；

图7所示为利用模拟的传统圆锥形图形化衬底与SiO₂圆锥形图形化衬底在图形高度从0.8微米到1.8微米的制备LED器件的总出光功率谱线；

图8所示为使用传统圆锥形图形化衬底与SiO₂圆锥形图形化衬底制备LED器件的光功率曲线；

图9所示为本发明实施例一的工艺流程图；

图10所示为本发明实施例一所得完全SiO₂ 制备周期图形的图形化衬底示意图；

图11所示为本发明实施例二SiO₂周期图形的完全SiO₂图形化衬底示意图；

图12所示为本发明实施例三的工艺流程图；

图13所示为本发明实施例三Si3N4周期图形的完全Si3N4图形化衬底示意图；

图中相关结构主要包括以下部件：光刻胶1、SiO₂薄膜2、蓝宝石衬底3、Si₃N₄薄膜4。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，解析本发明的优点与精神，藉由以下结合附图与具体实施方式对本发明的详述得到进一步的了解。

本发明技术特征在于利用异质材料（异于蓝宝石和GaN的材料）制备周期性图形，代替传统图形化衬底表面刻蚀形成的蓝宝石图形；或该异质材料与蓝宝石按一定比例分层共同构成蓝宝石表面的周期性图形。该异质材料的特点是可以在蓝宝石衬底上利用生长或溅射、沉积的方式形成薄膜。该材料具备抗高温的特点，可以在800度以上的高温生长时不分解，可以以单晶体材料的形式存在。其折射率与GaN相比有较大差别。该材料如SiO₂，Si₃N₄，SiC，Si，ZnO，GaAs系列材料等材料。

本发明所述产品的主要结构如图4a所示，其特点是包括底层的蓝宝石衬底3和蓝宝石衬底3表面的周期化图形。其周期性图形可以完全由异质材料，如SiO₂，Si₃N₄，SiC，Si，ZnO，GaAs系列材料等材料构成，也可以由异质材料和蓝宝石按照一定比例分层构成，如图4b所示，图形上部为异质材料，而图形的下部即为蓝宝石。异质材料与蓝宝石的比例从异质材料层厚：蓝宝石图形层厚=0.05:0.95到图形完全是异质材料。

本发明中所述周期性图形可以是凸起的圆锥形、圆柱形、梯形圆台形、三角锥形、方锥形、方柱形、三角方台型、梯形方台型和五边锥形、五边柱形、梯形五边台形、六边锥形、六边柱形、梯形六边台形、12边锥形、12边柱形、梯形12边台形等多边锥形，多边柱形及梯形多边台形。

该周期性图形尺寸范围如图5所示，周期性图形的周期（两图形中轴线之间的距离，用字母A表示）为0.2～50微米，其中，优选1～10微米。该周期性图形的底面直径（用字母W表示）为0.1～50微米，其中，优选0.8～9微米。该周期性图形的高度（用字母d表示）为0.1～3微米，其中，优选0.5～1.8微米。

本发明所述的周期性图形也可以是凹陷（如图6a和图6b所示）的锥形坑、柱形坑、梯形圆台坑、三角锥形坑、三角台形坑、方锥形坑、方柱形坑、梯形方台型坑和五边锥形坑、五边柱形坑、梯形五边台形坑、六边锥形坑、六边柱形坑、梯形六边台形坑、12边锥形坑、12边柱形坑、梯形12边台形坑等多边锥形坑，多边柱形坑及梯形多边台形坑。

本发明中所述的凹陷性周期性图形同样可以是完全由异质材料，如SiO₂，Si₃N₄，SiC，Si，ZnO，GaAs系列材料等材料所构成，如图6c所示；也可以是由异质材料与蓝宝石按一定比例分层构成。异质材料与蓝宝石的比例从异质材料层厚：蓝宝石图形层厚=0.05:0.95到图形完全是异质材料，如图6d所示。

该凹陷形周期性图形尺寸范围如图6a和图6b所示，周期性图形的周期（两图形中轴线之间的距离，用字母A表示）为0.2～50微米，其中，优选1～10微米。该周期性图形的底面直径（用字母W表示）为0.1～50微米，其中，优选0.8～9微米。该周期性图形的高度（用字母d表示）为0.1～3微米，其中，优选0.5～1.8微米。

实施例一：

完全SiO₂ 制备周期图形的图形化衬底，参见附图9：

步骤1. 选取厚度为430微米的2英寸蓝宝石衬底3；附图9第一步为430微米厚2英寸蓝宝石衬底；

步骤2. 利用PECVD技术在蓝宝石衬底3上生长厚度为1.5微米的SiO₂薄膜2，附图9第二步为生长了1.5微米厚SiO₂薄膜2的430微米厚2英寸蓝宝石衬底3；

1～1.5微米厚SiO₂薄膜2，2～430微米厚蓝宝石衬底；

步骤3. 利用甩胶机在步骤2制备完毕后的衬底SiO₂表面均匀涂覆1.5微米厚的光刻胶1；附图9第三步为涂覆了1.5微米光刻胶1后的SiO₂/蓝宝石衬底；

1～1.5微米光刻胶1，2～1.5微米厚SiO₂薄膜2，3～430微米厚蓝宝石3；

步骤4. 将涂覆1.5微米的光刻胶1的SiO₂/蓝宝石衬底经分步曝光机曝光，并经显影形成表面周期为3微米，圆柱直径为2微米的圆柱图形，如附图9第四步所示；

附图9第四步为显影后带有光刻胶图形的SiO₂/蓝宝石衬底；

周期为3微米，圆柱直径为2微米的周期性圆柱形光刻胶图形；

1.5微米厚SiO₂，430微米厚蓝宝石1；

步骤5. 将带有周期性图形光刻胶1的样品放入ICP（反应耦合离子刻蚀设备），选用纯三氯化硼气体进行刻蚀，刻蚀时间22分钟。并取出后使用稀HCL、丙酮、酒精、去离子水一次清洗，得到周期为3.15微米，高度为1.5微米，图形底径为2.7微米的SiO₂周期图形的完全SiO₂图形化衬底。如图10所示。

实施例二：

SiO₂与蓝宝石分层构成周期性图形的图形化衬底

步骤1. 选取厚度为430微米的2英寸蓝宝石衬底3；

步骤2. 利用PECVD技术在蓝宝石衬底3上生长厚度为1.5微米的SiO₂薄膜2；

1～1.5微米厚SiO₂薄膜2，2～430微米厚蓝宝石衬底3；

步骤3. 利用甩胶机在步骤2制备完毕后的衬底SiO₂表面均匀涂覆1.5微米厚的光刻胶1，成为涂覆了1.5微米光刻胶后的SiO₂/蓝宝石衬底；

1～1.5微米光刻胶1，2～1.5微米厚SiO₂，3～430微米厚蓝宝石衬底3；

步骤4. 将涂覆1.5微米的光刻胶1的SiO₂/蓝宝石衬底经分步曝光机曝光，并经显影形成表面周期为3微米，圆柱直径为2微米的圆柱图形，周期为3微米，圆柱直径为2微米的周期性圆柱形光刻胶图形，

1.5微米厚SiO₂，430微米厚蓝宝石；

步骤5. 将带有周期性图形光刻胶的样品放入ICP（反应耦合离子刻蚀设备），选用纯三氯化硼气体进行刻蚀，刻蚀时间30分钟。并取出后使用稀HCL、丙酮、酒精、去离子水一次清洗，得到周期为3.2微米，高度为1.2微米（SiO₂层厚度0.6微米，蓝宝石厚度0.6微米），图形底径为2.8微米的SiO₂周期图形的完全SiO₂图形化衬底。如图11所示。

实施例三：

完全Si₃N₄ 制备周期图形的图形化衬底

步骤1. 选取厚度为430微米的2英寸蓝宝石衬底3，附图12第一步为430微米厚2英寸蓝宝石衬底3；

步骤2. 利用PECVD技术在蓝宝石衬底3上生长厚度为1.8微米的Si₃N₄薄膜4，附图12第二步为生长了1.8微米厚Si₃N₄薄膜4的430微米厚2英寸蓝宝石衬底3；

1～1.8微米厚Si₃N₄薄膜4，2～430微米厚蓝宝石衬底3；

步骤3. 利用甩胶机在步骤2制备完毕后的衬底Si₃N₄薄膜4表面均匀涂覆1.5微米厚的光刻胶1；附图12第三步为涂覆了1.5微米光刻胶1后的Si₃N₄/蓝宝石衬底；

1～1.5微米光刻胶1，2～1.8微米厚Si₃N₄薄膜4，3～430微米厚蓝宝石3；

步骤4. 将涂覆1.5微米的光刻胶1的Si₃N₄/蓝宝石衬底经分步曝光机曝光，并经显影形成表面周期为3微米，圆柱直径为2微米的圆柱图形，如图12第四步所示；

附图12第四步为显影后带有光刻胶图形的Si₃N₄/蓝宝石衬底；

1.8微米厚Si₃N₄，430微米厚蓝宝石；

步骤5. 将带有周期性图形光刻胶1的样品放入ICP（反应耦合离子刻蚀设备），选用纯三氯化硼气体进行刻蚀，刻蚀时间22分钟。并取出后使用稀HCL、丙酮、酒精、去离子水一次清洗，得到周期为3.15微米，高度为1.8微米，图形底径为2.9微米的Si3N4周期图形的完全Si3N4图形化衬底；如图13所示。

实施例四：

Si₃N₄与蓝宝石分层构成周期性图形的图形化衬底

具体实施方法同实施例二，只是在第二步利用PECVD技术在蓝宝石衬底上生长Si₃N-₄层即可。

实施例五：

完全ZnO制备周期图形的图形化衬底

具体实施方法同实施例一，只是第二步利用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长1.5微米厚的ZnO层即可。

实施例六：

ZnO与蓝宝石分层构成周期性图形的图形化衬底

具体实施方法同实施例二，只是第二步利用MOCVD方法在蓝宝石衬底上生长1.5微米厚的ZnO层即可。

实施例七：

完全方锥形SiO₂制备周期图形的图形化衬底

具体实施方法同实施例一，只是在第4步将光刻胶曝光形成变长为2微米的方形柱即可。

以上所述实施例仅表达了本发明的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种图形化衬底，其特征在于：包括底层的蓝宝石衬底和蓝宝石衬底表面的周期化图形，所述周期性图形完全由异质材料构成；

异质材料层厚：蓝宝石图形层厚 = 0.05～1：0～0.95，

直到图形完全是异质材料。

2.根据权利要求1所述的一种图形化衬底，其特征在于：所述异质材料为SiO₂、Si₃N₄、SiC、Si、ZnO、GaAs系列材料。

3.根据权利要求1所述的一种图形化衬底，其特征在于：所述周期性图形是凸起的圆锥形、圆柱形、梯形圆台形、三角锥形、方锥形、方柱形、三角方台型、梯形方台型和五边锥形、五边柱形、梯形五边台形、六边锥形、六边柱形、梯形六边台形、12边锥形、12边柱形、梯形12边台形的多边锥形、多边柱形或梯形多边台形。

4.根据权利要求1所述的一种图形化衬底，其特征在于：所述周期性图形是凹陷的，凹陷性周期性图形是锥形坑、柱形坑、梯形圆台坑、三角锥形坑、三角台形坑、方锥形坑、方柱形坑、梯形方台型坑和五边锥形坑、五边柱形坑、梯形五边台形坑、六边锥形坑、六边柱形坑、梯形六边台形坑、12边锥形坑、12边柱形坑、梯形12边台形坑的多边锥形坑、多边柱形坑或梯形多边台形坑。

5.根据权利要求1所述的一种图形化衬底，其特征在于：所述周期性图形的周期为0.2～50微米，周期性图形的底面直径为0.1～50微米，周期性图形的高度为0.1～3微米。

6.根据权利要求4所述的一种图形化衬底，其特征在于：所述凹陷性周期性图形是完全由异质材料所构成；

或者所述凹陷性周期性图形是由异质材料与蓝宝石按一定比例分层构成，异质材料与蓝宝石的比例从异质材料层厚：蓝宝石图形层厚=0.05:0.95到图形完全是异质材料。

7.根据权利要求4所述的一种图形化衬底，其特征在于：所述凹陷形周期性图形的周期为0.2～50微米，周期性图形的底面直径为0.1～50微米，周期性图形的高度为0.1～3微米。