[发明专利]Ⅲ族氮化物纳米材料的生长方法无效
申请号: | 200910085917.5 | 申请日: | 2009-05-27 |
公开(公告)号: | CN101898751A | 公开(公告)日: | 2010-12-01 |
发明(设计)人: | 孙苋;刘文宝;朱建军;江德生;王辉;张书明;刘宗顺;杨辉 | 申请(专利权)人: | 中国科学院半导体研究所 |
主分类号: | C01B21/00 | 分类号: | C01B21/00;C01B21/06;C01B21/064;B82B3/00 |
代理公司: | 中科专利商标代理有限责任公司 11021 | 代理人: | 汤保平 |
地址: | 100083 *** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 氮化物 纳米 材料 生长 方法 | ||
1.一种III族氮化物纳米材料的生长方法,包括如下步骤:
步骤1:在衬底上依次外延生长GaN模板、SiO2层和Ni金属膜;
步骤2:采用两步快速热退火方法,使Ni金属膜形成自组织的纳米尺寸Ni颗粒;
步骤3:用自组织的纳米尺寸Ni颗粒作掩模,采用干法刻蚀SiO2层,形成SiO2纳米柱;
步骤4:用自组织的纳米尺寸Ni颗粒以及刻蚀形成的SiO2纳米柱做作掩模,采用干法刻蚀GaN模板,形成GaN纳米柱阵列;
步骤5:用BOE溶液去除SiO2纳米柱以及其上的纳米尺寸Ni颗粒,得到GaN纳米柱阵列;
步骤6:在GaN纳米柱阵列上及其侧壁和纳米柱阵列的底部生长InN或InGaN III族氮化物半导体材料。
2.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的衬底的材料为:蓝宝石、GaN、Si、GaAs、SiC或LiAlO2。
3.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的采用干法刻蚀GaN模板,形成GaN纳米柱阵列,刻蚀深度小于GaN模板的厚度。
4.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的用于法刻蚀SiO2层,形成SiO2纳米柱,其刻蚀深度为SiO2层的厚度。
5.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的III族氮化物半导体材料包括:GaN、AlN或InN及由它们组成的三元或者多元化合物。
6.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的使Ni金属膜4形成自组织的纳米尺寸Ni颗粒的两步快速热退火方法为:第一步在750至900℃的温度下,N2气氛中,快速热退火30秒至5分钟,然后降温至200至400℃下,N2气氛中,退火15至45分钟。
7.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的形成SiO2纳米柱的方法为:电感耦合等离子体反应离子刻蚀。
8.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的形成GaN纳米柱阵列的方法为:电感耦合等离子体的干法刻蚀方法。
9.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的生长III族氮化物半导体材料的生长方法包括:MOCVD、MBE和HVPE。
10.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的GaN纳米柱阵列,是n型材料或是p型材料或是本征材料。
11.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的III族氮化物半导体材料,是n型材料或p型材料或是本征材料。
12.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的生长III族氮化物半导体材料的生长条件包括:GaN纳米柱阵列在N2气氛中300℃热处理10分钟左右,然后在N2/NH3混合气氛中700℃热处理10分钟。
13.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的III族氮化物半导体材料的生长条件包括:使用MOCVD或MBE系统在GaN纳米柱阵列上异质外延III族氮化物半导体材料的生长温度为400至1200℃。
14.根据权利要求1所述的III族氮化物纳米材料的生长方法,其中所述的生长III族氮化物半导体材料的生长条件包括使用MOCVD或MBE系统在GaN纳米柱上异质外延III族氮化物半导体材料的生长时反应室压力为100Torr至760Torr。
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