[发明专利]基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜及其生长方法

权利要求书

1.基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜，包括衬底和氧化镓外延层，其特征在于：氧化镓外延层设为多层，且自下而上每层氧化镓外延层的下面设有5～10nm厚的氧化镓缓冲层，以在衬底上形成缓冲层与外延层交替分布的复合结构。

2.根据权利要求1所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜，其特征在于：最上层的氧化镓外延层厚度为100～150nm，最下层的氧化镓外延层厚度为10～15nm，位于最下层氧化镓外延层与最上层氧化镓外延层之间的氧化镓外延层厚度为15～20nm。

3.根据权利要求1所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜，其特征在于：衬底为(100)取向的MgO基片。

4.基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜的生长方法，包括如下步骤:

(1)对MgO衬底进行清洗，并用氮气吹干；

(2)利用PLD设备在MgO衬底上生长厚度为5～10nm的第一氧化镓缓冲层；

(3)在第一氧化镓缓冲层上外延生长厚度为10-15nm的第一氧化镓外延层，形成第一个复合层；

(4)在第一氧化镓外延层上生长厚度为5～10nm的第二氧化镓缓冲层；

(5)在第二氧化镓缓冲层上外延生长厚度为15-20nm的第二氧化镓外延层，形成第二个复合层；

(6)依次类推，进行氧化镓缓冲层与氧化镓外延层的多次交替生长，形成多个复合层，完成在MgO衬底上的多层氧化镓薄膜的制作。

5.根据权利要求4所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜的生长方法，其特征在于：对MgO衬底的清洗，是在硫酸和磷酸的混合溶液中进行，混合溶液中硫酸和磷酸的比例为3:1，清洗时间15min。

6.根据权利要求4所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜的生长方法，其特征在于：生长各层氧化镓缓冲层的工艺条件为：

衬底温度550℃～600℃，

氧分压0.008mbar～0.015mbar，

激光能量430mJ～470mJ，

脉冲次数800～1500，

激光频率2Hz～3Hz。

7.根据权利要求4所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜的生长方法，其特征在于：生长第一氧化镓外延层的工艺参数为：

衬底温度650℃～700℃，

氧分压0.045mbar～0.055mbar，

激光能量320mJ～350mJ，

脉冲次数1500～2500，

激光频率2Hz～3Hz。

8.根据权利要求4所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜的生长方法，其特征在于：生长最上层氧化镓外延层的工艺参数为：

衬底温度650℃～700℃，

氧分压0.045mbar～0.055mbar，

激光能量320mJ～350mJ，

脉冲次数10000～14000，

激光频率2Hz～3Hz。

9.根据权利要求4所述的基于MgO衬底的多层氧化镓薄膜的生长方法，其特征在于：生长位于最下层氧化镓外延层与最上层氧化镓外延层之间的氧化镓外延层的工艺参数为：

衬底温度650℃～700℃，

氧分压0.045mbar～0.055mbar，

激光能量320mJ～350mJ，

脉冲次数2500～3500，

激光频率2Hz～3Hz。