[發(fā)明專(zhuān)利]一種生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210535097.7
• 申請(qǐng)日: 2012-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103035496A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣州市眾拓光電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/205
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/205;H01L33/32;H01L31/0352
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

1.一種生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜，其特征在于：包括Si襯底層、生長(zhǎng)在Si襯底層上的Al₂O₃保護(hù)層、生長(zhǎng)在Al₂O₃保護(hù)層上的GaN薄膜層。

2.如權(quán)利要求1所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜，其特征在于：所述Al₂O₃保護(hù)層的厚度為3－5nm。

3.一種生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于：選取Si襯底；選取Si襯底的（111）晶面鍍上一層Al層，然后通入氧等離子體至形成Al₂O₃保護(hù)層；再在Al₂O₃保護(hù)層上生長(zhǎng)GaN薄膜層。

4.如權(quán)利要求3所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備，其特征在于：采用分子束外延生長(zhǎng)法在Si(111)晶面上鍍厚度為3－5nm的Al層，Si襯底為800－900℃時(shí)通入氧等離子體至形成Al₂O₃保護(hù)層，保溫。

5.如權(quán)利要求3所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于：采用脈沖激光沉積生長(zhǎng)法在Al₂O₃保護(hù)層上生長(zhǎng)GaN薄膜層，襯底溫度為600-700℃，反應(yīng)室壓力為3－4×10^－10mTorr、Ⅴ/Ⅲ比為30－40、生長(zhǎng)速度為0.8－1.1ML/s，GaN薄膜層生長(zhǎng)后，保溫25－35分鐘，溫度為650－750℃。

6.如權(quán)利要求3所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于：在鍍上Al層之前，先對(duì)Si襯底依次進(jìn)行拋光處理、表面清潔處理、退火處理。

7.如權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于：拋光處理是用金剛石對(duì)Si襯底表面進(jìn)行拋光，用光學(xué)顯微鏡觀察Si襯底表面沒(méi)有劃痕后，再采用現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)機(jī)械拋光方法對(duì)Si襯底進(jìn)行拋光。

8.如權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于，所述表面清潔處理方法為：將Si襯底放入丙酮溶液中超聲處理，然后用去離子水清洗；接著在異丙酮溶液中超聲處理；再在氫氟酸溶液中浸泡；然后放入去離子水中浸泡；最后在硫酸和雙氧水的混合溶液中浸泡，再經(jīng)氫氟酸浸泡，然后用去離子水沖洗，氮?dú)獯蹈?，存放于氮?dú)夤裰小?/p>

9.如權(quán)利要求6所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜的制備方法，其特征在于：退火處理是將Si襯底放在壓強(qiáng)為2×10^－10Torr的超高真空的生長(zhǎng)室內(nèi)，在900-1000℃下高溫烘烤3－5?h以除去Si襯底表面的污染物，然后空冷至室溫。

10.權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的生長(zhǎng)在Si襯底上的GaN薄膜應(yīng)用于LED器件中或太陽(yáng)能電池中。