[发明专利]一种空穴型氮铟镓p-InxGa1-xN薄膜及其制备

权利要求书

1.一种空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜，其特征在于：化学分子式为In_xGa_1-xN，式中x为0.3-0.8，该空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜具有反型n表面层，即空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜由薄膜体层和薄膜表面层组成，其中薄膜体层导电类型为p型，即Mg掺杂空穴型，薄膜表面层导电类型为n型，即Mg掺杂电子型；该空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜沉积在衬底上，厚度为0.2-0.6μm，其中表面层厚度为20-30nm。

2.根据权利要求1所述空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜，其特征在于：所述衬底为蓝宝石、SiC、Si或玻璃。

3.一种如权利要求1所述空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜的制备方法，其特征在于：采用MOCVD沉积系统制备，所述MOCVD沉积系统为高真空高温等离子体增强金属有机源化学气相沉积（HHPEMOCVD）装置，该装置设有两个真空室，即进样室和沉积室，制备步骤如下：

1）在MOCVD沉积系统的进样室中，对衬底表面进行表面等离子体清洗；

2）在MOCVD沉积系统的进样室中，以三甲基铟（TMIn）为In源、以三甲基镓（TMGa）为Ga源、以氨气（NH₃）为N源，采用MOCVD工艺第一步在衬底表面沉积一层In_xGa_1-xN薄膜，同时掺入二茂镁进行Mg掺杂，制备p-In_xGa_1-xN薄膜体层；

3）在MOCVD沉积系统的进样室中，在减小In含量和Mg掺杂量的条件下，采用MOCVD工艺第二步继续沉积In_xGa_1-xN薄膜及其Mg掺杂，沉积p-In_xGa_1-xN薄膜的n型表面层，制得空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜。

4.根据权利要求3所述空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜的制备方法，其特征在于：所述对衬底表面进行等离子体清洗方法为：在HHPEMOCVD的进样室中，将衬底在氩气和氮气的混合气体氛围中进行等离子体处理，氩气和氮气的质量流量比为20:4、等离子体体清洗电源的灯丝电压为60-80V、加速电压为80-120V。

5.根据权利要求3所述空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜的制备方法，其特征在于：所述第一步在衬底表面沉积一层In_xGa_1-xN薄膜体层的工艺参数为：本底真空度3×10^-4Pa、衬底旋转台转速30Hz、等离子体源功率80W、N₂流量240sccm、NH₃流量50sccm、工作压强5.5Torr、二茂镁流量为17sccm，沉积过程中采用了顺序生长Ga、In的方式，即先生长Ga，生长Ga的附加工艺条件为：Ga源温度19℃、载气H₂流量14sccm、衬底温度760℃、沉积时间30分钟；后生长In，生长In的附加工艺条件为：In源温度18℃、载气H₂流量25sccm、衬底温度400-520℃、沉积时间1-1.5小时。

6.根据权利要求3所述空穴型氮铟镓p-In_xGa_1-xN薄膜的制备方法，其特征在于：所述第二步继续沉积In_xGa_1-xN薄膜及其Mg掺杂的工艺参数为：本底真空度3×10^-4Pa、衬底旋转台转速30Hz、等离子体源功率80W、N₂流量240sccm、NH₃流量50sccm、工作压强5.5Torr、二茂镁流量为0-8sccm，沉积过程中也采用了顺序生长Ga、In的方式，即先生长Ga，生长Ga的附加工艺条件为：Ga源温度19℃、载气H₂流量14sccm、衬底温度760℃、沉积时间10分钟；后生长In，生长In的附加工艺条件为：In源温度18℃、载气H₂流量7sccm、衬底温度400-520℃、沉积时间0-30分钟。