[發明專利]一種氮化鎵或氮化鋁納米孔的制備方法

有效

• 申請號: 201910656222.1
• 申請日: 2019-07-19
• 公開（公告）號: CN110364594B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 閆李;柴旭朝;焦岳超;張梁;瞿博陽;郭倩倩;朱小培;李召;付凱
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: H01L33/00
• 分類號: H01L33/00;H01L33/16;H01L33/18;H01L33/32
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 付艷麗

本發明提供一種氮化鎵或氮化鋁納米孔的制備方法，包括以下步驟：在藍寶石襯底上依次進行（1）GaN或AlN薄膜層的生長；（2）SiO₂薄膜層的沉積；（3）Ni薄膜層的沉積并進行Ni薄膜層的退火處理，在Ni薄膜層的退火過程中，Ni薄膜自組裝形成離散Ni顆粒；（4）SiO₂薄膜層的刻蝕：以步驟（3）自組裝形成的Ni顆粒為掩膜，刻蝕SiO₂薄膜層，直至刻蝕面抵達GaN或AlN薄膜層；（5）Ni顆粒的腐蝕：腐蝕去除Ni顆粒后，GaN或AlN薄膜層上留下SiO₂納米柱；（6）GaN或AlN薄膜層的繼續生長：GaN或AlN薄膜層繼續外延生長且GaN或AlN薄膜層繼續生長后的高度不高于SiO₂納米柱的高度；（7）SiO₂納米柱的腐蝕：腐蝕除去SiO₂納米柱，即得GaN或AlN納米孔。本發明形成的納米孔的界面要好，缺陷少。

技術領域

本發明屬于氮化鎵或氮化鋁納米結構制備技術領域，具體涉及一種氮化鎵或氮化鋁納米孔的制備方法。

背景技術

氮化鎵氮化鋁納米光電器件具有優良的諸多性能，納米線、納米孔等納米結構的制備尤為關鍵，其制備流程通常需要復雜的光刻工藝，在面臨納米級尺寸時，甚至需要效率低且成本高昂的電子束曝光技術。

中國專利CN107978662A一種氮化鎵納米孔洞的制備方法，包括以下具體步驟：

（1）首先在襯底上鍍一層氮化鋁層，然后在氮化鋁層上外延一層氮化鎵層，之后在氮化 鎵層上鍍一層二氧化硅層；（2）在二氧化硅層上蒸鍍金層，然后在金層上蒸鍍一層鎳金屬層，將鎳金屬層一定溫度 下退火處理0.5-3分鐘，形成鎳金屬島結構；（3）在鎳金屬層上蒸鍍鉑金金屬層，使得鎳金屬島結構的高度大于鉑金金屬層的厚度， 形成氮化鎵晶體結構；（4）將氮化鎵晶體結構浸泡在王水中2-5分鐘，使得鎳金屬島結構溶解于王水中，氮化鎵晶體結構形成裸露金層的納米孔洞；（5）采用一定的工藝刻蝕氮化鎵晶體結構的納米孔洞的金層、二氧化硅層及氮化鎵層， 即得氮化鎵納米孔洞結構。

該專利通過王水腐蝕掉鎳金島，然后通過鉑金的阻擋，刻蝕掉鎳金島處，形成孔洞。這種刻蝕的方式會導致所形成的納米孔存在較多界面缺陷，而且其使用大量的貴金屬，制備成本高。

發明內容

本發明針對現有技術中氮化鎵或氮化鋁納米孔存在的缺陷，提供一種氮化鎵或氮化鋁納米孔的制備方法，形成的納米孔的界面要好，缺陷少。

本發明采用如下技術方案：

一種氮化鎵或氮化鋁納米孔的制備方法，包括以下步驟：在藍寶石襯底上依次進行（1）GaN或AlN薄膜層的生長；（2）SiO₂薄膜層的沉積；（3）Ni薄膜層的沉積并進行Ni薄膜層的退火處理，在Ni薄膜層的退火過程中，Ni薄膜自組裝形成離散Ni顆粒；（4）SiO₂薄膜層的刻蝕：以步驟（3）自組裝形成的Ni顆粒為掩膜，刻蝕SiO₂薄膜層，直至刻蝕面抵達GaN或AlN薄膜層；（5）Ni顆粒的腐蝕：腐蝕去除Ni顆粒后，GaN或AlN薄膜層上留下SiO₂納米柱；（6）GaN或AlN薄膜層的繼續生長：GaN或AlN薄膜層繼續外延生長且GaN或AlN薄膜層繼續生長后的高度不高于SiO₂納米柱的高度；（7）SiO₂納米柱的腐蝕：腐蝕除去SiO₂納米柱，即得GaN或AlN納米孔。

優選地，步驟（1）所述GaN或AlN薄膜層的生長包括以下步驟：首先在藍寶石襯底上生長GaN或AlN緩沖層并進行GaN或AlN緩沖層的退火處理，然后生長GaN或AlN外延層，由此GaN或AlN緩沖層和GaN或AlN外延層共同構成GaN或AlN薄膜層。