[實(shí)用新型]生長在藍(lán)寶石襯底上的金屬Al單晶薄膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420289062.4
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN204189814U
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市眾拓光電科技有限公司
• 主分類號: H01L33/02
• 分類號: H01L33/02;H01L31/0248
• 代理公司: 廣州市越秀區(qū)哲力專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44288
• 代理人: 湯喜友

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種金屬Al單晶薄膜，尤其是涉及一種生長在藍(lán)寶石襯底上的金屬Al單晶薄膜。

背景技術(shù)

隨著1950年第一只晶體管的面世，科學(xué)技術(shù)各個領(lǐng)域都由于固體電子學(xué)的發(fā)展發(fā)生了很大的變化。半個多世紀(jì)以來，人們對微電子元器件的結(jié)構(gòu)尺寸和性能等方面的要求越來越高。在上世紀(jì)四十年代，真空元器件的尺寸還是厘米級大小，到了六十年代，固體元器件的尺寸發(fā)展到毫米級大小，而到了八十年代，超大規(guī)模集成電路中的元器件尺寸只有微米級大小。二十一世紀(jì)，人們對于電子元器件的要求更高，分子電子元器件的尺寸將小到納米量級。在器件微型化過程中，薄膜材料以其生產(chǎn)成本小且經(jīng)濟(jì)效益大的特點(diǎn)，逐漸發(fā)展起來。現(xiàn)在，薄膜材料己經(jīng)是信息技術(shù)中不可或缺的組成部分。

金屬Al薄膜具有優(yōu)異的阻隔和防腐蝕性能、良好的導(dǎo)電性能和光學(xué)性能以及其積極的經(jīng)濟(jì)意義，在各種多層高反射薄膜以及各種薄膜器件的設(shè)計(jì)中，金屬Al薄膜都占據(jù)著極其重要的地位。純度大于99.95％的Al薄膜能抵制大多數(shù)酸的腐蝕，可作為設(shè)備儀器的保護(hù)膜。憑借其良好的導(dǎo)電能力(導(dǎo)電性僅次于銀、銅)，金屬Al薄膜被大量用于電器設(shè)備和電極，特別在LED等光電器件的制作過程中，金屬Al薄膜可作為襯底直接進(jìn)行器件的外延生長。此外，由于其特殊的光學(xué)性質(zhì)，金屬Al薄膜在光學(xué)多層膜中常作為過渡薄膜出現(xiàn)。金屬Al對波長為200-1200nm的光有90％以上的反射率，還常被作為反光薄膜材料。Al漫反射板是目前唯一能用于真空紫外波段的漫反射板。超薄金屬Al膜還是一?種重要的低維材料，它既可作為一種特定的納米功能膜體系，又可作為納米多層膜復(fù)合體系的結(jié)構(gòu)組元，是納米材料領(lǐng)域中的重要研究對象。

隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)實(shí)應(yīng)用對金屬Al薄膜的純度、晶體質(zhì)量以及表面平整度等性能要求越來越高。但目前很多制備方法所得金屬Al薄膜已無法滿足發(fā)展要求。

發(fā)明內(nèi)容

以本實(shí)用新型提供了一種低成本、質(zhì)量優(yōu)的一種生長在藍(lán)寶石襯底上的金屬Al單晶薄膜。

為解決上述問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：

一種生長在藍(lán)寶石襯底上的金屬Al單晶薄膜，包括Al₂O₃襯底及其(0002)面往(10-12)面偏0.2-0.5°方向外延生長的金屬Al單晶薄膜。采用Al₂O₃襯底，以(0002)面往(10-12)面偏0.2-0.5°方向?yàn)橥庋臃较颍w外延取向關(guān)系為：Al的(111)面平行于Al₂O₃的(0002)面，即Al(111)//Al₂O₃(0002)。Al(111)方向具有與Al₂O₃(0002)相同的六方對稱性，六方相的Al₂O₃(0002)的晶格參數(shù)為?而六方的Al(111)晶格參數(shù)二者晶格參數(shù)非常接近，晶格失配度低至1.7％，保證了襯底與外延之間的晶格匹配，能夠有效的減少熱應(yīng)力，減少位錯的形成，有利于高質(zhì)量金屬Al單晶薄膜的生長。在制備Al-GaN基光電材料器件時以Al單晶薄膜作為底部反光層，可大幅度提高氮化物器件如半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管及太陽能電池的出光率。

本實(shí)用新型中，優(yōu)選的方案為所述金屬Al單晶薄膜的厚度為200-600nm。

本實(shí)用新型的生長在藍(lán)寶石襯底上的高均勻性AlN薄膜，可用于制備光電器件或光學(xué)多層膜。其中光電器件優(yōu)選為LED、光電探測器和太陽能電池中的一種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)本實(shí)用新型使用Al₂O₃作為襯底，Al₂O₃襯底容易獲得，價格便宜，有利于降低生產(chǎn)成本。

(2)本實(shí)用新型使用Al₂O₃作為襯底，用于生長Al緩沖層可以較容易獲得島狀A(yù)l，為下一步沉積高質(zhì)量低缺陷的金屬Al單晶薄膜做鋪墊。

(3)本實(shí)用新型的金屬Al單晶薄膜，晶體質(zhì)量高，位錯密度低，另外采用與Al(111)晶格失配和熱失配度低的Al₂O₃(0002)作為襯底，能夠有效的減少熱應(yīng)力，減少位錯的形成，有利于高質(zhì)量金屬Al單晶薄膜的生長。制備得到的Al-GaN基光電材料器件以Al單晶薄膜作為底部反光層，可大幅度提高氮化物器件如半導(dǎo)體激光器、發(fā)光二極管及太陽能電池的出光率。