[发明专利]获得单晶含镓氮化物的方法以及由该方法获得的单晶含镓氮化物

权利要求书

1.一种用于在添加有含第I族(IUPAC，1989)元素的矿化剂的超临界 含氨溶剂的环境下由含镓原料获得单晶含镓氮化物的方法，其中，在高压釜 中产生两个温度区域，即包含原料的温度较低的溶解区域和其下方的包含至 少一个晶种的温度较高的结晶区域，进行原料的溶解过程和含镓氮化物在至 少一个晶种上的结晶过程，所述方法的特征在于，向过程环境中引入至少两 种额外的组分，即：

a)吸氧剂，其相对于氨的摩尔比为0.0001至0.2；

b)受主掺杂剂，其相对于氨的摩尔比不大于0.001。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以相对于氨为0.0005至0.05 的摩尔比引入所述吸氧剂。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述吸氧剂由钙或稀土 元素构成，优选由钆或钇、或其组合构成。

4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述受主掺杂剂由 镁、锌、镉或铍、或者其组合构成。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于，以单质形式即金 属形式、或以化合物形式引入所述吸氧剂和所述受主掺杂剂，所述化合物优 选选自叠氮化物、酰胺、酰亚胺、酰胺酰亚胺以及氢化物，其中将这些组分 单独地引入或组合地引入，并且在将这些组分组合地引入的情况下，使用单 质的混合物或化合物的混合物、金属间化合物或者合金。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述吸氧剂 和/或所述受主掺杂剂与矿化剂一起引入到过程环境中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述矿化剂以 相对于氨为0.005至0.5的摩尔比包含钠或钾。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，获得化学计量 比的氮化镓GaN。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在内体积大于 600cm³、更优选大于9000cm³的高压釜中进行所述方法。

10.一种通过根据前述权利要求中任一项所述的方法获得的单晶含镓氮 化物，其以至少0.1ppm的量包含第I族(IUPAC，1989)的至少一种元素，其 特征在于，所述单晶含镓氮化物以不高于1×10¹⁹cm^-3、优选不高于3×10¹⁸cm^-3、 最优选不高于1×10¹⁸cm^-3的浓度包含氧。

11.根据权利要求10所述的氮化物，其特征在于，所述氮化物是n型导电 材料。

12.根据权利要求11所述的氮化物，其特征在于，所述氮化物以不高于 1×10¹⁸cm^-3、更优选不高于3×10¹⁷cm^-3、最优选不高于1×10¹⁷cm^-3的总浓度包含 选自镁、锌、镉或铍的受主，其中氧浓度与受主总浓度的比不低于1.2。

13.根据权利要求11或12所述的氮化物，其特征在于，所述氮化物显示 出不高于7×10¹⁸cm^-3、更优选不高于2×10¹⁸cm^-3、最优选不高于7×10¹⁷cm^-3的载 流子(自由电子)的浓度。

14.根据权利要求10所述的氮化物，其特征在于，所述氮化物是p型导电 材料。