[实用新型]一种AlN外延层以及AlGaN光电器件

说明书

一种AlN外延层以及AlGaN光电器件，涉及半导体外延技术领域，该AlN外延层依次包括蓝宝石衬底、N极性隔绝层、成核层、缺陷修复层和快速沉积层。N极性隔绝层在较低温度下沉积得到，可以防止形成N极性AlN，以形成单一的Al极性。成核层的沉积温度略有提高，使得Al原子的表面迁移能力提高，以提高成核层质量。缺陷修复层在较高温度下沉积得到，其可以保证应变释放和位错湮灭，并降低点缺陷浓度。快速沉积层则是在高温下沉积得到，高温利于保持Al原子的高迁移能力，生长效率高。该AlN外延层表面平整、没有表面缺陷、极性单一、位错密度低。该AlGaN光电器件是在上述AlN上继续生长得到，其表面平整、没有表面缺陷、位错密度低。

技术领域

本实用新型涉及半导体外延技术领域，具体而言，涉及一种AlN外延层以及AlGaN光电器件。

背景技术

近年来，由于具备直接带隙、禁带宽且可调、耐高温、抗辐射等众多优势，AlGaN材料在光电器件和电子器件领域展现出广阔的应用前景。从生长应变和光透过率的角度考虑，要想制备高质量的AlGaN材料及相关器件，采用AlN同质衬底和AlN/蓝宝石模版衬底是较为理想的选择。现有技术中，由于缺少低成本、高质量、大尺寸的AlN单晶衬底，相比于AlN同质衬底来说，在廉价成熟的蓝宝石衬底上生长AlN模版是该领域的主流技术路线。

然而，现阶段，在蓝宝石衬底上生长AlN仍存在诸多的问题，例如，异质界面的极性控制对AlN模版的外延是很大的挑战；较大的热失配和晶格失配会导致AlN表面开裂和产生高密度的失配位错等，导致器件性能的严重恶化。因此，发展的高质量AlN模版，是制备高性能光电器件和电子器件的重要前提。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种AlN外延层，其具有表面平整，没有裂纹、坑、颗粒，具有单一Al极性以及低错位密度的特点。

本实用新型的另一目的在于提供了一种AlGaN光电器件，其由上述AlN外延层继续生长得到，其结晶效果好，缺陷少，并且光电性能优异。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种AlN外延层，其依次包括：

蓝宝石衬底；

由氮源和有机铝源在500～750℃下沉积制得的N极性隔绝层；

由氮源和有机铝源在850～980℃下沉积制得的成核层；

由氮源和有机铝源在1000～1100℃下沉积制得的缺陷修复层；以及

由氮源和有机铝源在1200～1500℃下沉积制得快速沉积层。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，N极性隔绝层的厚度为1～5nm。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，N极性隔绝层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为30～60的条件下沉积制得。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，成核层的厚度为20～50nm。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，成核层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为40～200的条件下沉积制得。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，缺陷修复层的厚度为100～800nm。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，缺陷修复层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为1000～4000的条件下沉积制得。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，快速沉积层的厚度大于等于1000nm。

进一步地，在本实用新型其它较佳实施例中，快速沉积层是在氮源和有机铝源的摩尔流量比为100～300的条件下沉积制得。

一种AlGaN光电器件，其包括上述AlN外延层。