[發(fā)明專利]一種制備自支撐GaN襯底材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710691390.5
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107611004B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 修向前;李悅文;張榮;華雪梅;謝自力;陳鵬;韓平;陸海;施毅;鄭有炓
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;C30B25/18;C30B25/20;C30B29/40
• 代理公司: 32249 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳建和

1.一種制備自支撐GaN襯底材料的方法，其特征是，在藍寶石或硅片襯底上用水熱法生長氧化鎵納米柱有序陣列，并在氨氣氣氛中對氧化鎵納米柱進行部分或全部氮化形成氮化鎵包覆氧化鎵即GaN@Ga₂O₃或者GaN納米柱有序陣列；在上述含有GaN納米柱有序陣列的襯底上進行GaN的氫化物氣相外延HVPE橫向外延和厚膜生長，獲得低應力高質量的GaN厚膜材料；利用化學腐蝕去掉界面層氧化鎵即可獲得自支撐GaN襯底材料；或者利用氧化鎵/氮化鎵與異質藍寶石或硅片襯底之間的熱應力，采用控制降溫速率的方法實現(xiàn)納米柱與藍寶石襯底的原位自分離獲得GaN襯底材料；或者利用納米柱與異質襯底如藍寶石之間的弱連接，采用柔性薄膜材料覆蓋GaN厚膜，用機械剝離的方法，實現(xiàn)GaN厚膜與異質襯底如藍寶石之間的分離，得到GaN自支撐襯底材料；氧化鎵在氨氣氣氛下退火氮化形成氮化鎵的方法，具體步驟：將水熱法制備的氧化鎵納米柱有序陣列置于高溫管式爐中，在氨氣氣氛退火0.5-5h，溫度范圍800-1100℃；得到部分或全部氮化的納米柱有序陣列；氨氣流量：100-5000sccm；氧化鎵在氨氣氣氛下退火氮化形成氮化鎵的方法，全部氮化形成GaN納米柱有序陣列；或者部分氮化形成GaN@Ga₂O₃核殼結構即氮化鎵包覆氧化鎵的納米柱有序陣列。

2.根據(jù)權利要求1所述的制備自支撐GaN襯底材料的方法，其特征是，所述控制降溫速率的方法實現(xiàn)納米柱與藍寶石襯底的原位自分離獲得GaN襯底材料，指快速降溫：在溫度700-750℃之間時，降溫速率為50-100℃/min。