[发明专利]一种钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构及其制备方法

权利要求书

1.一种钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构，其特征在于，包括GaN半导体衬底、以及依次生长在GaN半导体衬底表面的TiN界面外延层、SrTiO₃缓冲模板层、和钙钛矿型功能薄膜；

所述GaN半导体衬底的取向为（0002）面，所述TiN界面外延层的外延取向为（111）面，所述SrTiO₃缓冲模板层的外延取向为（111）面，所述钙钛矿型功能薄膜的外延取向为（111）面。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构，其特征在于，所述TiN外延层为NaCl型晶体结构，厚度为0.5～10 nm。

3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构，其特征在于，所述SrTiO₃缓冲模板层为钙钛矿型晶体结构，厚度为5～50 nm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构，其特征在于，所述GaN半导体衬底为蓝宝石基外延片(0002) GaN/Al₂O₃。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构，其特征在于，所述钙钛矿型功能薄膜的化学式为ABO₃；其中，A位元素为Ba、Pb、Sr、Bi、La、Ca元素中的至少一种，B位元素为Ti、Ni、Co、Zr、Fe、Nb、Al元素中的至少一种。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的钙钛矿型功能薄膜GaN基异质外延结构的制备方法，其特征在于，包括：

（1）以TiN陶瓷块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术在GaN半导体衬底上生长TiN界面外延层；

（2）以STO陶瓷块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术在所得TiN界面外延层上生长SrTiO₃缓冲模板层；

（3）以ABO₃陶瓷块体或ABO₃单晶块体为靶材，采用脉冲激光沉积技术在所得SrTiO₃缓冲模板层上生长钙钛矿型功能薄膜，以实现钙钛矿型功能薄膜GaN基外延集成。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述脉冲激光沉积工艺参数包括：腔体真空度抽至≤2×10^-4 Pa，沉积温度为600～750℃，沉积氧压为真空背底氧压，沉积速率为0.1～0.3 nm/分钟，激光能量密度为3～5 J/cm²。

8.根据权利要求6或7中所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述脉冲激光沉积工艺参数包括：沉积温度为650～720℃，沉积氧压为真空背底氧压，沉积速率为0.5～1 nm/分钟，激光能量密度为1～3 J/cm²。