发光二极管（LED）作为电致发光光源,绿色环保,体积小、寿命长、功耗低等传统光源无法比拟的优势。近年来,红外夜视系统得到快速发展,被广泛应用在安防监控领域。同时,Windows10开始支持虹膜辨识功能,极大带动了相关产业的发展。这对红外光源提出了更高的要求,大功率的850nm红外LED具备亮度高、能耗低、寿命长、散热好等多方面优异性能,成为各国研究的重点。对于AlxGa1-xAs材料,x<0.45时,为直接带隙。利用InGaAs/AlGaAs量子阱作为850nm红外LED的发光材料,具有更高的辐射复合效率,已经成为制备红外LED器件常用的发光材料。由于Ga As衬底会吸收有源区射向衬底的光,因此常规Ga As衬底的InGaAs/AlGaAs红外LED的光电效率很低。同时,Ga As衬底的导电和导热性能都较差,会进一步降低LED的光电效率,同时散热性能差,严重影响大功率850nm红外LED的应用稳定性。金属衬底具有高的电导率、热导率,高反射率等优势,剥离原有的Ga As衬底,转移至金属衬底,是制备大功率InGaAs/AlGaAs红外LED的常用技术。大功率的850nm红外LED的衬底转移工艺一般采用圆片级bonding工艺技术,但此技术工艺要求高,成品率较低,仅达到50%左右。针对圆片级bonding技术存在的问题,我们研发了适用于产业化生产的金属衬底LED工艺,采用基于电镀技术的金属铜衬底的全新工艺制备技术,克服了常规键合技术的劣势,大幅度提高了产品性能以及芯片成品率（达到80%）。本论文设计InGaAs/AlGaAs多量子阱结构的850nm红外LED外延结构,并进行优化。结合衬底剥离工艺和酸性电镀铜工艺,研发了全新的复合金属衬底的LED工艺,工艺简单,成品率高,获得了大功率高效的850nm红外LED器件。主要研究工作包括:1、850nm红外LED的外延结构设计:结合文献调研和理论计算,确定了包括Ga As衬底、In Ga P腐蚀停止层、Al Ga As阻挡层、InGaAs/AlGaAs多量子阱有源区、欧姆接触层及Ga P窗口层在内的LED外延结构。研究了p型和n型Al Ga As阻挡层的掺杂浓度与量子阱的匹配问题,利用电注入和光注入相结合的PL测试方法,研究了最优的p型和n型Al Ga As阻挡层的掺杂浓度,有效提高了LED的内量子效率。2、复合金属衬底的InGaAs/AlGaAs红外LED器件的工艺制备方案:工艺流程包括Ga As衬底腐蚀、酸性电镀铜、电极欧姆接触、间道刻蚀等工艺。我们对电极的欧姆接触进行了优化,获得了低接触电阻率的Zn/Au-p-Ga P电极。考虑金属衬底的反射率、散热性能以及和半导体的接触性能等因素,确定了Au/Ni/Au/Cu（100nm/20nm/100nm/50μm）复合金属衬底,其中Au/Ni/Au为接触电极及反射层,Cu为支撑衬底。采用光刻和酸性电镀铜工艺,制备了图形结构的铜支撑衬底,与芯片尺寸一致,无需后续划片。3、金属衬底的InGaAs/AlGaAs红外LED的器件性能测试:比较了金属衬底的InGaAs/AlGaAs红外LED和常规的InGaAs/AlGaAs红外LED的光电性能和热稳定性,进行了光致发光（PL）及电致发光（EL）测试,分析了两组LED样品的结温、峰值波长、半高宽、光功率在0～400m A电流间的变化。结果表明测得金属衬底的IRLED的PL光谱积分强度较常规的IRLED提高了约30%,正向压降减小,结温随电流增长更缓慢。在20m A和350m A电流注入时,电致发光功率较常规InGaAs/AlGaAs红外LED分别提升了66.2%和95.4%。测试表明复合金属衬底的LED的光电效率和热稳定性得到有效提升,是研发大功率、高光效的红外LED的理想选择。