[发明专利]一种半极性AlN模板

说明书

本发明公开了一种半极性AlN模板，其具有半极性显露面，并且包含有孪晶结构或孪晶结构。本发明的半极性AlN模板可直接选用c面蓝宝石或SiC等作为衬底形成，而不需要r面蓝宝石，不仅可以减少AlN外延层中的层错，且成本低廉，而且其制备工艺简单，生长条件易于控制，在生长过程中无二次污染之虞，因此具有较高质量。

技术领域

本发明特别涉及一种半极性AlN模板，属于材料科学领域。

背景技术

六方纤锌矿结构的AlN及其合金的禁带覆盖了200～365nm的紫外光谱范围，是制备深紫外光电器件和高频大功率器件的理想材料。然而，AlN基材料通常是沿着极性轴—c轴方向生长的，使得AlN及其合金在[0001]方向具有很强的自发极化和压电极化。这种极化效应在氮化物外延层中会产生较高强度的内建电场，引起能带弯曲、倾斜，使电子和空穴在空间上分离，大大降低了AlN基光电器件的发光效率。因此人们尝试通过各种手段降低极化电场改善发光器件性能。其中半极性材料由于其内建电场与生长轴方向并不平行，可以显著地减少极化效应，因此得到了广泛的关注。

目前质量最好的半极性AlN材料是由c向AlN厚膜中切下来的。然而，利用这种方法获得的AlN材料的尺寸非常有限，这迫使研究人员开始尝试在蓝宝石、碳化硅等非c面的异质衬底上外延半极性AlN材料，但是这种技术困难重重，且AlN的结晶质量很差、位错密度很高，严重制约了AlN基光电器件的效率。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种半极性AlN模板，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种半极性AlN模板，其具有半极性显露面，并且包含有孪晶结构或孪晶结构。

进一步的，所述的半极性AlN模板包括：形成于AlN基材显露面上的孪晶结构或孪晶结构，所述AlN基材为[0001]取向的，且显露面为或以及，形成于所述孪晶结构或孪晶结构上的、取向的AlN材料。

进一步的，所述AlN基材形成于衬底上。

进一步的，所述衬底包括蓝宝石衬底，例如可优选为c面蓝宝石，但不限于此。

进一步的，所述衬底包括SiC衬底。

进一步的，所述孪晶结构或孪晶结构与AlN基材之间形成有锯齿状界面。

进一步的，所述AlN基材的截面为等腰三角形，当所述三角形的底角为51°～71°时，在三角形的腰部形成AlN孪晶结构。

进一步的，所述AlN基材的截面为等腰三角形，当所述三角形的底角为22°～42°时，在三角形的腰部形成AlN孪晶结构。

本发明实施例还提供了一种制备半极性AlN模板的方法，其包括：于衬底上生长AlN，并诱导产生AlN孪晶结构或孪晶结构，使AlN的生长取向转变为进而获得半极性AlN模板。

在一些实施方案中，所述制备半极性AlN模板的方法包括：

在衬底上生长形成[0001]取向的AlN基材，并使所述AlN基材的显露面为或

在所述AlN基材上继续生长AlN，并形成AlN孪晶结构或AlN孪晶结构，使AlN的生长取向转变为

进一步的，所述AlN基材的截面为等腰三角形，当所述三角形的底角约61°左右时，在三角形的腰部形成AlN孪晶结构。

进一步的，所述AlN基材的截面为等腰三角形，当所述三角形的底角约32°左右时，在三角形的腰部形成AlN孪晶结构。