[发明专利]一种外延生长用的图形衬底及其制作方法

权利要求书

1.一种外延生长用的图形衬底的制作方法，包括以下步骤：

a、在基板上蒸镀一层Al层；

b、在Al层的上表面，采用阳极氧化的方法，使Al层上部一定厚度的 Al转化成多孔图形的Al₂O₃结构；

c、将上述结构从低温到高温渐变的分段加热方法，加热至1000℃以 上且在Al₂O₃熔点以下的温度，直至非晶的Al₂O₃转变成单晶Al₂O₃层，最 终形成蓝宝石结构层，完成该衬底的制作；

其特征在于，步骤b和c之间还包括以下步骤：采用电子束光刻、多 光束干涉或离子束刻蚀方法，制作具有周期性图形的硬膜，然后采用压印 的方法，在Al₂O₃层表面形成周期性微孔，得到周期性的光子晶体图形。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：具有多孔图形的 Al₂O₃结构样品置于空气或氧气或惰性气体环境中，从低温到高温，分段进 行加热，在300～600℃温度段，加热20分钟到5小时，在这个过程中，非 晶的氧化铝层会慢慢转变为多晶；随后，在700～900℃温度段加热1到5 小时，多晶Al₂O₃层将晶变为单晶的Al₂O₃层；最后，在1000℃以上，Al₂O₃熔点以下温度中加热样品1到5小时，此过程中，氧化铝固态转变为更为 致密的蓝宝石结构层。

3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：具有多孔图形的Al₂O₃结构样品置于空气或氧气或惰性气体环境中，从低温到高温，分段进行加 热，在300～600℃温度段，加热20分钟到5小时，在这个过程中，非晶的 氧化铝层会慢慢转变为多晶；然后，在1000℃以上，2050℃以下温度中加 热样品1到5小时，此过程中，氧化铝固态转变为更为致密的蓝宝石结构 层。

4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：阳极氧化的电解液 使用一预定浓度的3℃的硫酸或草酸；使用H₃PO₄溶液浸泡或离子束刻蚀 样品，进行通孔或扩孔，调节孔洞大小；孔洞的深度与氧化时间成正比。

5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于：该多孔图形的Al₂O₃结构通过一次阳极氧化或者通过二次阳极氧化的方法制备，得到多孔图形， 该二次阳极氧化方法为使用一定浓度比的HgCl₂或H₃PO₄或HCl或CuCl₂， 把一次阳极氧化得到的氧化层去掉，留下表面的周期性微孔，重复步骤b， 再次进行阳极氧化，得到多孔图形。

6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：该蓝宝石结构层的 厚度为100nm～2μm，该Al层的厚度为50nm～5μm。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：该基板为Si基板、 绝缘体上硅基板、GaAs基板或GaP基板。