[发明专利]非极性面Ⅲ族氮化物外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，包括衬底以及外延生长在所述衬底的非极性面上的相互间隔的多个二次外延柱状结构，所述二次外延柱状结构包括沿垂直于所述衬底的所述非极性面方向依次叠加的成核层、第一非极性面Ⅲ族氮化物层、掩膜层以及第二非极性面Ⅲ族氮化物层，所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层和所述第二非极性面Ⅲ族氮化物层的外延生长表面为Ⅲ族氮化物的非极性面，所述掩膜层的材料包括硅、二氧化硅及氮化硅中的一种。

2.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述衬底的材料包括蓝宝石、硅、碳化硅、氧化锌以及Ⅲ族氮化物中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述成核层的材料包括Al_aIn_bGa_1-a-bN，其中0≤a≤1、0≤b≤1及0≤1-a-b≤1。

4.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述成核层的厚度为30nm～300nm。

5.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述二次外延柱状结构的横向直径为100nm～900nm。

6.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述多个柱形结构在所述衬底上的覆盖率为30％～80％。

7.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层的材料包括Al_xIn_yGa_1-x-yN，其中0≤x≤1、0≤y≤1及0≤1-x-y≤1，所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层的材料为六方晶系结构，所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层的非极性面为所述六方晶系的面。

8.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层的厚度为1μm-6μm。

9.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述掩膜层的厚度为50nm～350nm。

10.根据权利要求1所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构，其特征在于，所述第二非极性面Ⅲ族氮化物层的材料包括Al_x’In_y’Ga_1-x’-y’N，其中0≤x’≤1、0≤y’≤1及0≤1-x’-y’≤1，所述第二非极性面Ⅲ族氮化物层的材料为六方晶系结构，所述第二非极性面Ⅲ族氮化物层的非极性面为所述六方晶系的面。

11.一种非极性面Ⅲ族氮化物外延结构的制备方法，包括以下步骤：

在衬底的非极性面上外延生长成核层；

在所述成核层上外延生长第一非极性面Ⅲ族氮化物层；

在所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层上覆盖图形化的掩膜层，所述掩膜层的材料包括硅、二氧化硅及氮化硅中的一种；

通过所述图形化的掩膜层向下刻蚀至所述衬底，形成相互间隔的多个一次外延柱状结构；以及

在所述图形化的掩膜层的表面外延生长第二非极性面Ⅲ族氮化物层，得到相互间隔的多个二次外延柱状结构。

12.根据权利要求11所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构的制备方法，其特征在于，通过分子束外延法或金属有机化学气相沉积法生长所述成核层。

13.根据权利要求11所述的非极性面Ⅲ族氮化物外延结构的制备方法，其特征在于，通过金属有机化学气相沉积法生长所述第一非极性面Ⅲ族氮化物层。