[發明專利]一種空穴型氮銦鎵p-InxGa1-xN薄膜及其制備

無效

• 申請號: 201210461478.5
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN102943249A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 薛玉明;朱亞東;潘宏剛;宋殿友;劉君;張嘉偉;辛治軍;尹振超;尹富紅;劉浩;馮少君
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜，其特征在于：化學分子式為In_xGa_1-xN，式中x為0.3-0.8，該空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜具有反型n表面層，即空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜由薄膜體層和薄膜表面層組成，其中薄膜體層導電類型為p型，即Mg摻雜空穴型，薄膜表面層導電類型為n型，即Mg摻雜電子型；該空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜沉積在襯底上，厚度為0.2-0.6μm，其中表面層厚度為20-30nm。

2.根據權利要求1所述空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜，其特征在于：所述襯底為藍寶石、SiC、Si或玻璃。

3.一種如權利要求1所述空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜的制備方法，其特征在于：采用MOCVD沉積系統制備，所述MOCVD沉積系統為高真空高溫等離子體增強金屬有機源化學氣相沉積（HHPEMOCVD）裝置，該裝置設有兩個真空室，即進樣室和沉積室，制備步驟如下：

1）在MOCVD沉積系統的進樣室中，對襯底表面進行表面等離子體清洗；

2）在MOCVD沉積系統的進樣室中，以三甲基銦（TMIn）為In源、以三甲基鎵（TMGa）為Ga源、以氨氣（NH₃）為N源，采用MOCVD工藝第一步在襯底表面沉積一層In_xGa_1-xN薄膜，同時摻入二茂鎂進行Mg摻雜，制備p-In_xGa_1-xN薄膜體層；

3）在MOCVD沉積系統的進樣室中，在減小In含量和Mg摻雜量的條件下，采用MOCVD工藝第二步繼續沉積In_xGa_1-xN薄膜及其Mg摻雜，沉積p-In_xGa_1-xN薄膜的n型表面層，制得空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜。

4.根據權利要求3所述空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜的制備方法，其特征在于：所述對襯底表面進行等離子體清洗方法為：在HHPEMOCVD的進樣室中，將襯底在氬氣和氮氣的混合氣體氛圍中進行等離子體處理，氬氣和氮氣的質量流量比為20:4、等離子體體清洗電源的燈絲電壓為60-80V、加速電壓為80-120V。

5.根據權利要求3所述空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜的制備方法，其特征在于：所述第一步在襯底表面沉積一層In_xGa_1-xN薄膜體層的工藝參數為：本底真空度3×10^-4Pa、襯底旋轉臺轉速30Hz、等離子體源功率80W、N₂流量240sccm、NH₃流量50sccm、工作壓強5.5Torr、二茂鎂流量為17sccm，沉積過程中采用了順序生長Ga、In的方式，即先生長Ga，生長Ga的附加工藝條件為：Ga源溫度19℃、載氣H₂流量14sccm、襯底溫度760℃、沉積時間30分鐘；后生長In，生長In的附加工藝條件為：In源溫度18℃、載氣H₂流量25sccm、襯底溫度400-520℃、沉積時間1-1.5小時。

6.根據權利要求3所述空穴型氮銦鎵p-In_xGa_1-xN薄膜的制備方法，其特征在于：所述第二步繼續沉積In_xGa_1-xN薄膜及其Mg摻雜的工藝參數為：本底真空度3×10^-4Pa、襯底旋轉臺轉速30Hz、等離子體源功率80W、N₂流量240sccm、NH₃流量50sccm、工作壓強5.5Torr、二茂鎂流量為0-8sccm，沉積過程中也采用了順序生長Ga、In的方式，即先生長Ga，生長Ga的附加工藝條件為：Ga源溫度19℃、載氣H₂流量14sccm、襯底溫度760℃、沉積時間10分鐘；后生長In，生長In的附加工藝條件為：In源溫度18℃、載氣H₂流量7sccm、襯底溫度400-520℃、沉積時間0-30分鐘。