[發明專利]一種在多晶或非晶襯底上生長單晶氮化鎵薄膜的方法

有效

• 申請號: 201810715485.0
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN108878266B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 楊學林;沈波;馮玉霞;張智宏;劉開輝;張潔;許福軍;王新強;唐寧
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種在多晶或非晶襯底上生長單晶氮化鎵薄膜的方法，包括以下步驟：

1)將單晶石墨烯轉移至多晶或非晶襯底上；

2)對轉移后的單晶石墨烯表面采用等離子體刻蝕或氮化處理的方法進行預處理，產生懸掛鍵，其中所述等離子體刻蝕的氣體為氮氣，等離子體功率為50-500W，刻蝕時間為1-100min；所述氮化處理的方法是在高溫氫氣氣氛下對單晶石墨烯表面進行NH₃刻蝕，刻蝕溫度為1000-1300℃，NH₃流量為100-8000sccm，刻蝕時間為1-100min；

3)在預處理后的單晶石墨烯上生長AlN成核層；

4)在AlN成核層上外延生長氮化鎵單晶薄膜。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)所述多晶或非晶襯底選自金屬鎳、金屬鈦、金屬鉬、金剛石、AlN、氧化硅和玻璃中的一種。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟1)轉移的單晶石墨烯的層數為1-4層。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)生長AlN成核層和步驟4)生長GaN單晶薄膜的方法選自金屬有機化合物氣相沉積、分子束外延、氫化物氣相外延和化學氣相沉積中的一種。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)采用金屬有機化合物氣相沉積方法生長AlN成核層，生長溫度為800-1200℃，生長壓強為10-200mbar，V/III比為150-1500，AlN成核層的厚度為1-100nm。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟4)采用金屬有機化合物氣相沉積方法外延生長GaN單晶薄膜，生長溫度為1000-1200℃，生長壓強為10-200mbar，V/III比為500-5000，生長速率為1μm/h-5μm/h。