[发明专利]块状单晶含镓氮化物、其获得方法、其制造的衬底以及在该衬底上制造的器件

权利要求书

1.一种获得块状单晶含镓氮化物的方法，其包括单晶含镓氮化物从含有I族金属离子和受主掺杂剂离子的超临界含氨溶液中晶种结晶的步骤，其中在工艺条件下，所述受主掺杂剂离子与超临界含氨溶剂的摩尔比为至少0.0001，所述方法的特征在于，在所述晶种结晶的步骤之后，所述方法还包括使所述氮化物在950℃～1200℃、优选950℃～1150℃的温度下退火的步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述受主掺杂剂离子与所述超临界含氨溶剂的摩尔比为至少0.0005，优选为至少0.0010。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述受主掺杂剂为选自Mg、Zn、Mn中的至少一种元素。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述退火的步骤是在含氮气体的气氛中，优选在含有分子氮N₂、氨NH₃或其混合物的气氛中进行的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述退火的持续时间为0.5小时～16小时，优选2小时～6小时。

6.一种通过前述权利要求中任一项所述的方法可获得的块状单晶含镓氮化物，其特征在于，所述材料是半绝缘的并且具有至少10⁷Ω·cm，更优选至少10¹⁰Ω·cm的电阻率。

7.一种由根据权利要求6所述的块状单晶含镓氮化物制得的衬底。

8.根据权利要求7所述的衬底，其中其外延表面基本上是极性的。

9.根据权利要求7所述的衬底，其中其外延表面基本上是非极性或半极性的。

10.一种在根据权利要求8或9所述的衬底上获得的器件，优选为高电子迁移率晶体管HEMT、集成电路IC、UV检测器、太阳能电池或光敏电阻器。

11.根据权利要求10所述的器件，其中所述器件为高电子迁移率晶体管HEMT，所述高电子迁移率晶体管包括衬底(1)、GaN缓冲层(2)、任选的AlN层(4a)以及Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(4)，其中所述GaN缓冲层(2)直接沉积在所述衬底(1)上，任选的AlN层(4a)沉积在所述GaN缓冲层(2)上，并且所述Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(4)沉积在所述GaN缓冲层(2)上或者AlN层(4a)上，如果AlN层(4a)层存在的话。

12.根据权利要求10所述的器件，其中所述器件为高电子迁移率晶体管HEMT，所述高电子迁移率晶体管包括衬底(1)和Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(4)，其中所述Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(4)直接沉积在所述衬底(1)上。

13.根据权利要求10所述的器件，其中所述器件为高电子迁移率晶体管HEMT，所述高电子迁移率晶体管包括衬底(1)、沉积在所述衬底(1)的N-面上的掺杂有Si的Al_xGa_1-xN，0＜x≤1外延层(11)、沉积在所述掺杂有Si的Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(11)上的未掺杂Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(12)，以及沉积在所述未掺杂Al_xGa_1-xN，0＜x≤1层(12)上的未掺杂GaN层(13)。