[發(fā)明專(zhuān)利]一種橫向有序GaN微米線陣列及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910249708.3
• 申請(qǐng)日: 2019-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109979803B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋偉東;孫一鳴;李述體;羅幸君;張業(yè)龍;陳釗;高妍;郭月;王波;張弛;陳浩;曾慶光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 五邑大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/02
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/02;C23C16/30;C23C16/513;C30B23/02;C30B29/40;C30B29/64;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 譚曉欣

本發(fā)明公開(kāi)了一種橫向有序GaN微米線陣列，其包括：襯底(1)和GaN微米線陣列，GaN微米線(4)的軸向與襯底(1)所處的平面的夾角不超過(guò)15°，制備方法包括以下步驟：(A)在襯底(1)上形成掩膜層(2)；(B)在掩膜層(2)上刻蝕形成圖案，將圖案刻蝕形成凹槽；(C)在凹槽內(nèi)生長(zhǎng)出橫向有序GaN微米線陣列。本發(fā)明利用GaN材料在硅不同晶面的異質(zhì)外延特性，在不引入任何催化劑的前提下，在硅圖形襯底上制備出橫向有序的GaN微米線陣列。該方法可制備出高質(zhì)量、大縱橫比的晶體，且密度、尺寸等特性靈活可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種橫向有序GaN微米線陣列及其制備方法。

背景技術(shù)

由于異質(zhì)外延的困難性，目前報(bào)道的大部分GaN微納米線均是垂直襯底面的微納米線陣列或雜亂無(wú)序的微納米線網(wǎng)絡(luò)，在面向?qū)嶋H應(yīng)用問(wèn)題上存在局限性。一方面，基于自組裝生長(zhǎng)和微刻蝕等技術(shù)制備的垂直GaN微納米線(陣列)，在制作器件時(shí)盡管底部電接觸可以采用導(dǎo)電襯底來(lái)解決，但是這種三維結(jié)構(gòu)的微納結(jié)構(gòu)頂部無(wú)法提供承載薄膜電極的平面，這就要求制備器件時(shí)需要解決與傳統(tǒng)的器件平面化的工藝流程不兼容的難題。而且，利用微刻蝕技術(shù)制備的納米線不可避免地依賴(lài)現(xiàn)有的刻蝕技術(shù)和工藝，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)納米線直徑和長(zhǎng)度等尺寸的精確控制，導(dǎo)致納米線存在徑向尺寸不均勻、縱橫比受限、晶體質(zhì)量退化等問(wèn)題。另一方面，無(wú)序生長(zhǎng)、堆疊的微納米具有較大的隨機(jī)性，難以實(shí)現(xiàn)精確、靈活控制，在構(gòu)筑功能集成器件時(shí)往往需要后續(xù)復(fù)雜的擺列對(duì)齊成橫向陣列的技術(shù)。但這些技術(shù)往往復(fù)雜繁瑣，效率較低，實(shí)用性較差。而且由于引入了異質(zhì)催化劑金屬材料，在生長(zhǎng)過(guò)程中不可避免地會(huì)有異質(zhì)材料原子擴(kuò)散，破壞微納米線的純凈度，影響微納米線及其器件的性能。因此，實(shí)現(xiàn)GaN微納米線橫向可控有序生長(zhǎng)，可使微納米器件制備工藝與傳統(tǒng)平面器件工藝兼容，可為解決GaN基微納米線器件實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題提供重要思路，在實(shí)用化的集成微納材料光電器件中有潛在應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種橫向有序GaN微米線陣列。該微米線陣列可用于制作微納米器件，并且與傳統(tǒng)平面器件工藝兼容，可以解決GaN基微納米線器件實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述橫向有序GaN微米線陣列的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單易操作，并且所制備的GaN微米線陣列晶體質(zhì)量高、在襯底面上周期性橫向有序排布、能實(shí)現(xiàn)大面積制備。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種橫向有序GaN微米線陣列，其包括：襯底和GaN微米線陣列，GaN微米線的軸向與襯底1所處的平面的夾角不超過(guò)15°，優(yōu)選不超過(guò)10°，更優(yōu)選不超過(guò)5°，例如，1°、2°、3°、4°。更優(yōu)選，GaN微米線的軸向平行于襯底所處的平面。

本文中使用的術(shù)語(yǔ)“橫向”是指微米線陣列的軸向平行于或基本上平行于襯底所處的平面?！盎旧掀叫小笔侵肝⒚拙€陣列的軸向(沿著微米線的方向)與襯底所處的平面的夾角不超過(guò)15°。

進(jìn)一步地，單根GaN微米線的上部的(橫)截面呈三角形，GaN微米線的下部的(橫)截面呈兩個(gè)三角形。單根GaN微米線的上部和下部結(jié)合在一起或者生長(zhǎng)在一起。

進(jìn)一步地，單根GaN微米線的上部的截面三角形的底邊邊長(zhǎng)等于GaN微米線的下部截面的兩個(gè)三角形與其上部接觸的邊長(zhǎng)之和。

進(jìn)一步地，橫向有序GaN微米線陣列的制備方法，包括以下步驟：

(A)在襯底上形成掩膜層；

(B)在掩膜層上刻蝕形成圖案，將圖案刻蝕形成凹槽；

(C)在凹槽內(nèi)生長(zhǎng)出橫向有序的GaN微米線陣列。

進(jìn)一步地，步驟(B)中在掩膜層上光刻形成圖案，將圖案通過(guò)濕法刻蝕形成凹槽。