[發明專利]生長在Cu襯底的GaN薄膜及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201410240830.1
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103996613A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 李國強
• 申請（專利權）人: 廣州市眾拓光電科技有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L33/00;H01L33/02;H01L31/18;H01L31/0248
• 代理公司: 廣州市越秀區哲力專利商標事務所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

1.生長在Cu襯底的GaN薄膜，其特征在于，包括Cu襯底、AlN緩沖層和GaN薄膜，所述AlN緩沖層生長在Cu襯底上，所述GaN薄膜生長在AlN緩沖層上；所述Cu襯底以(111)面偏(100)方向0.5-1°為外延面。

2.如權利要求1所述生長在Cu襯底的GaN薄膜，其特征在于，所述AlN緩沖層的厚度為30-50nm，所述GaN薄膜的厚度為100-300nm。

3.權利要求1所述生長在Cu襯底的GaN薄膜的制備方法，其特征在于，包括：

1)襯底以及其晶向的選取：采用Cu襯底，以(111)面偏(100)方向0.5-1°為外延面，晶體外延取向關系為：GaN的(0001)面平行于Cu的(111)面；

2)襯底表面處理：對Cu襯底表面進行拋光、清洗以及退火處理；

3)在步驟2)處理后的Cu襯底上依次進行AlN緩沖層、GaN薄膜的外延生長，即得所述生長在Cu襯底的GaN薄膜。

4.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述AlN緩沖層的外延生長工藝條件為：Cu襯底溫度為400-500℃，反應室壓力為6.0-7.2×10^-5Pa，生長速度為0.4-0.6ML/s。

5.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述GaN薄膜的外延生長工藝條件為：采用脈沖激光沉積技術生長工藝，Cu襯底溫度為400-500℃，反應室壓力為4.0-5.0×10^-5Pa，生長速度為0.5-0.7ML/s。

6.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中拋光處理是將Cu襯底表面用金剛石泥漿進行拋光至沒有劃痕后，再采用化學機械拋光的方法進行拋光處理；所述清洗處理是將Cu襯底放入去離子水中室溫下超聲清洗3-5min后，再依次經過丙酮、乙醇洗滌，最后用干燥氮氣吹干；所述退火處理是將Cu襯底放入反應室內，在500-600℃空氣中退火處理3-5h，然后冷卻至室溫。

7.如權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述AlN緩沖層的厚度為30-50nm，所述GaN薄膜的厚度為100-300nm。

8.權利要求1-7任一項所述生長在Cu襯底的GaN薄膜在制備LED、光電探測器中的應用。