[发明专利]一种在Ga‑极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法

权利要求书

1.一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(1)在蓝宝石衬底上MOCVD生长Ga-极性GaN，得蓝宝石衬底/Ga-极性GaN结构作为模板；

(2)在所述模板上制作图案化的PVP膜为掩膜层，得蓝宝石衬底/Ga-极性GaN/图案化PVP结构；

所述图案化的PVP是指按照一定的图案去除部分PVP保留剩余部分PVP,同时使相应的位于所述去除部分PVP的下层的Ga-极性GaN裸露；

(3)在所述掩膜层PVP和裸露的Ga-极性GaN上选择性生长极性反转层Al₂O₃，得到蓝宝石衬底/Ga-极性GaN/图案化的PVP/Al₂O₃结构；所述的选择性生长是指Al₂O₃只生长在裸露的Ga-极性GaN模板上，而不会在掩膜层PVP上形成；

(4)剥离掩膜层PVP，得蓝宝石衬底/Ga-极性GaN/图案化Al₂O₃结构；所述图案化Al₂O₃是指去除图案化PVP同时使相应的位于所述去除部分PVP的下层的Ga-极性GaN裸露；

(5)对上述的Al₂O₃进行退火处理，然后在所述蓝宝石衬底/Ga-极性GaN/图案化Al₂O₃结构上生长GaN，在所述剩余部分Al₂O₃上生长的GaN为N-极性，在所述裸露的Ga-极性GaN上生长的GaN为Ga-极性，得到在蓝宝石衬底上生长具有交替极性的GaN结构。

2.如权利要求1一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(1)采用a面蓝宝石作为衬底。

3.如权利要求1所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(2)是通过光刻工艺得到图案化的PVP；所述的光刻工艺包括匀胶、曝光、显影。

4.如权利要求1所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(3)采用低温的T-ALD技术选择性生长极性反转层Al₂O₃；

所述的低温为200℃；所述的T-ALD制备Al₂O₃是以TMA为Al源，H₂O为0源。

5.如权利要求1所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(4)中剥离方法是将样品放入温水中超声去除掩膜层PVP。

6.如权利要求1所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(5)中对Al₂O₃进行结晶化的方法为高温退火。

7.如权利要求1所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(5)中采用HVPE方法生长极性交替的GaN；具体为利用氮气将氯化氢携带到镓舟处与金属镓反应，生成氯化镓，将氨气和所述氯化镓分别引入生长区，在所述蓝宝石衬底/Ga-极性GaN/图案化Al₂O₃结构表面生成GaN，通过控制生长时间来控制GaN厚度；

所述镓舟处的温度为800-850℃；

所述生长区温度为1050-1070℃；

所述氯化氢的流速为0.01slm；

所述氨气的流速为0.6-1slm。

8.如权利要求1所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(1)中Ga-极性GaN的厚度为1.5-2um。

9.如权利要求1或3所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(2)中掩膜层PVP的厚度为0.1-1um；步骤(2)中的图案为等宽、等间距的条形结构。

10.如权利要求1或4所述一种在Ga-极性GaN模板上生长极性交替的GaN结构的方法，其特征在于，所述步骤(3)中极性反转层Al₂O₃的厚度为10-35nm。