[发明专利]一种生长在金属铝衬底上的AlN薄膜及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种生长在金属铝衬底上的AlN薄膜，其特征在于：其包括金属Al衬底、生长在金属Al衬底上的AlN氮化层以及生长在AlN氮化层上的AlN薄膜；所述金属Al衬底以(111)面偏(100)方向0.5～1°为外延面，晶体外延取向关系为AlN(0001)//Al(111)。 

2.根据权利要求1所述的AlN薄膜，其特征在于：所述AlN氮化层的厚度为5～10nm。 

3.根据权利要求1所述的AlN薄膜，其特征在于：所述AlN薄膜的厚度为100～300nm。 

4.一种如权利要求1-3任一项所述的生长在金属Al衬底上的AlN薄膜的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤： 

(1)衬底以及其晶向的选取：采用金属Al衬底，以(111)面偏(100)方向0.5～1°为外延面； 

(2)衬底处理：将金属Al衬底表面抛光、清洗以及退火处理； 

(3)AlN氮化层的外延生长：衬底温度调为500～600℃，在反应室的压力为6.0～7.2×10^-5Pa的氮的等离子体气氛内，用氮的等离子体氮化处理金属Al衬底，在金属Al衬底表面生成一层AlN氮化层； 

(4)AlN薄膜的外延生长：采用脉冲激光沉积生长工艺，在步骤(3)得到的AlN氮化层上生长AlN薄膜。 

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，抛光具体工艺为：将Al衬底表面用金刚石泥浆进行抛光，配合显微镜观察衬底表当没有划痕后，再采用化学机械抛光的方法对衬底进行抛光处理。 

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，清洗工艺为将衬底放入去离子水中室温下超声清洗5分钟，去除Al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；清洗后的衬底用纯度为99.9999％的干燥氮气吹干。 

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，退火的具体过程为：将衬底Al放在压强为2×10^-10Torr的UHV-PLD的生长室内，在450-550℃下高温烘烤1h以除去衬底表面的污染物，然后空冷至室温。 

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中脉冲激光沉积生长工艺的具体步骤是：将衬底保持在400～500℃，在反应室的压力为4.0～5.0×10^-5Pa、生长速度为0.6～0.8ML/s条件下。 

9.如权利要求1-3任一项所述的生长在金属铝衬底上的AlN薄膜在制备LED器件以及光电探测器中的应用。