[发明专利]生长在LiGaO2衬底上的非极性GaN薄膜及其制备方法、应用

权利要求书

1.生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜，其特征在于，包括生长在LiGaO₂衬底上的非极性m面GaN缓冲层及生长在非极性m面GaN缓冲层上的非极性m面GaN外延层；所述非极性m面GaN缓冲层是在衬底温度为220-350℃时生长的GaN层；所述非极性m面GaN层是在衬底温度为600-750℃时生长的GaN层。

2.根据权利要求1所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜，其特征在于，所述非极性m面GaN缓冲层的厚度为30-60nm。

3.生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选取衬底以及晶体取向：采用LiGaO₂衬底，晶体取向为(100)晶面偏向(110)方向0.2°；

(2)对衬底进行退火处理：将衬底在900-1000℃下高温烘烤3-5h后空冷至室温；

(3)对衬底进行表面清洁处理；

(4)采用低温分子束外延工艺生长非极性m面GaN缓冲层，工艺条件为：衬底温度为220-350℃，反应室压力为5-7×10^-5Pa、Ⅴ/Ⅲ比为50-60、生长速度为0.4-0.6ML/s；

(5)采用低温分子束外延工艺生长非极性m面GaN外延层，工艺条件为：衬底温度升至600-750℃，反应室压力为3-5×10^-5pa、Ⅴ/Ⅲ比为30-40、生长速度为0.8-1.0ML/s。

4.根据权利要求3所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜的制备方法，其特征在于，所述非极性m面GaN缓冲层的厚度为30-60nm。

5.根据权利要求3所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述对衬底进行表面清洁处理，具体为：将LiGaO₂衬底放入去离子水中室温下超声清洗5-10分钟，去除LiGaO₂衬底表面粘污颗粒，再依次经过盐酸、丙酮、乙醇洗涤，去除表面有机物；清洗后的LiGaO₂衬底用高纯干燥氮气吹干；之后将LiGaO₂衬底放入低温分子束外延生长室，在超高真空条件下，将衬底温度升至850-900℃，高温烘烤20-30分钟，除去LiGaO₂衬底表面残余的杂质。

6.根据权利要求5所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜的制备方法，其特征在于，所述超高真空条件为压力小于6×10^-7Pa。

7.权利要求1～2任一项所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜用于制备GaN基LED器件。

8.权利要求1～2任一项所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜用于制备GaN紫外光电探测器。

9.权利要求1～2任一项所述的生长在LiGaO₂衬底上的非极性GaN薄膜用于制备InGaN太阳能电池器件。