[发明专利]一种III族氮化物纳米结构的制作方法

权利要求书

1.一种III族氮化物纳米结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底上生长III族氮化物薄膜；

在所述III族氮化物薄膜上涂覆电子束光刻胶层；

采用电子束直写技术对所述电子束光刻胶层按照预先设计的纳米图形进行曝光；

对曝光后的电子束光刻胶层依次进行显影、定影和清洗处理，在所述III族氮化物薄膜上形成具有所述纳米图形的电子束光刻胶掩膜层；

以所述电子束光刻胶掩膜层为掩膜，在所述III族氮化物薄膜上沉积金属薄膜层；

采用金属剥离法去除所述电子束光刻胶掩膜层和电子束光刻胶掩膜层上的金属薄膜层，在所述III族氮化物薄膜的表面形成与所述电子束光刻胶掩膜层的图形互补的图形化金属掩膜层；

以所述金属掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀技术刻蚀所述III族氮化物薄膜，形成图形化纳米结构；

腐蚀去除所述金属掩膜层，形成III族氮化物纳米结构。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在衬底上生长III族氮化物薄膜为在衬底上生长单层或多层III族氮化物薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述III族氮化物薄膜选自氮化镓、氮化铟、氮化铝以及它们相互形成的三元材料和四元材料中的一种或者多种；其中，所述三元材料为Al_xGa_1-xN、In_xGa_1-xN和Al_xIn_1-xN中的一种或多种，x值为0<x<1；所述四元材料为Al_xIn_yGa_1-x-yN，x值为0<x<1，y值为0<y<1，且x+y值为0<x+y<1。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制作方法，其特征在于，所述的III族氮化物薄膜掺杂种类为非掺杂型、N型掺杂型或P型掺杂型。

5.根据权利要求1-4任一项所述的制作方法，其特征在于，采用有机金属化学气相沉积法、激光脉冲沉积法、分子束外延法、氢化物气相外延法或脉冲原子层外延法在衬底上生长所述III族氮化物薄膜。

6.根据权利要求2-5任一项所述的制作方法，其特征在于，生长的III族氮化物单层薄膜厚度或多层薄膜总厚度为10nm-10μm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制作方法，其特征在于，所述电子束光刻胶层的厚度为50-500nm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的制作方法，其特征在于，所述纳米图形为圆形或者多边形，所述圆形的直径或者多边形的边长为10-300nm。

9.根据权利要求1-7任一项所述的制作方法，其特征在于，所述纳米图形为由多个纳米图形单元组成的阵列图形，所述图形单元为圆形或者多边形，所述圆形的直径或者多边形的边长为10-300nm。

10.根据权利要求1-9任一项所述的制作方法，其特征在于，所述干法刻蚀技术为感应耦合等离子体刻蚀法或反应离子刻蚀法。

11.根据权利要求1-10任一项所述的制作方法，其特征在于，采用干法刻蚀技术刻蚀所述III族氮化物薄膜，形成垂直所述衬底的图形化纳米结构。

12.根据权利要求1-11任一项所述的制作方法，其特征在于，所述金属薄膜层的材料选自金属镍、铂、金、铝和钛中的一种或多种。

13.根据权利要求1-11任一项所述的制作方法，其特征在于，所述金属薄膜层为镍（Ni）薄膜层，使用酸性溶液腐蚀去除所述Ni掩膜层，形成垂直所述衬底的III族氮化物纳米结构。

14.根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，所述酸性溶液为硫酸、双氧水和去离子水的混合溶液或硝酸、双氧水和去离子水的混合溶液。

15.根据权利要求1-11任一项所述的制作方法，其特征在于，所述干法刻蚀技术采用Cl基气体作为刻蚀反应气体，所述Cl基气体选自BCl₃、Cl₂和CCl₄中的一种或多种。