[实用新型]一种用于生长半导体材料的衬底结构

说明书

本实用新型公开了一种用于生长半导体材料的衬底结构，包括由下至上依次叠加的第一二维材料层、第二二维材料层、第三二维材料层和第四二维材料层。所述第一二维材料层、第三二维材料层为同一种材料形成。所述第二二维材料层、第四二维材料层为同一种材料形成，且与第一二维材料层、第三二维材料层材料不同。本实用新型可降低对半导体材料与衬底晶格匹配度的要求，且衬底可以多次循环利用，降低生产成本。

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种用于生长半导体材料的衬底结构。

背景技术

传统半导体技术领域，半导体材料往往通过金属氧化物化学气相沉积或分子束外延的方法在同质或异质的半导体衬底上生长而成。当生长的半导体与衬底存在较大晶格失配的时候，半导体材料会因为应力弛豫产生缺陷，晶体质量降低。由于晶格匹配度的要求，目前只有有限种类的半导体材料达到器件级晶体质量要求。此外，在半导体衬底上生长半导体器件，器件厚度一般几百纳米到几十微米，而半导体衬底厚度300-600微米，衬底往往占据半导体器件生产成本的主要部分。

二维层状材料因为表面没有悬挂键，以它为衬底生长半导体材料将通过范德华力与之结合；不仅对晶格匹配度的要求降低，而且容易将半导体外延层与二维材料剥离，实现衬底的重复利用。如果将剥离下的半导体外延层转移到柔性材料上，还可以应用到可穿戴等领域。目前，人们尝试在石墨烯等二维材料上生长GaN、GaAs等半导体材料。然而，由于石墨烯表面没有悬挂键，表面能非常低，沉积到其表面的原子吸附差、迁移快、与基底结合弱，导致成核困难。即使通过降低生长温度等方法促进成核，也因为三维岛状生长模式形成多晶膜，无法获得器件级质量的半导体材料。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种用于生长半导体材料的衬底结构，该结构将两种或两种以上的二维材料叠加在一起，改变了二维材料的瞬时电偶极矩，从而增加了二维材料的表面能，促进沉积原子在表面成核，在生长时可以获得高质量半导体材料。使用该衬底降低对半导体材料晶格尺寸的限制，而且可以在沉积完半导体材料后直接将其从衬底上剥离下来，转移到柔性材料，制备柔性半导体器件，剥离下的衬底也可以重复利用。

技术方案：本实用新型所述的半导体材料生长的衬底结构包括由下至上依次叠加的第一二维材料层、第二二维材料层、第三二维材料层和第四二维材料层。

进一步的，所述第一二维材料层、第三二维材料层为同一种材料形成，优选为六方氮化硼。

进一步的，所述第二二维材料层、第四二维材料层为同一种材料形成，优选为石墨烯，且与第一二维材料层、第三二维材料层材料不同。

进一步的，所述第二二维材料层、第三二维材料层和第四二维材料层的材料为单原子、双原子和三原子二维材料中的任一种。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型降低了对半导体材料与衬底晶格匹配度的要求，为生长更多种类的半导体材料提供技术方案。

(1)本实用新型衬底上生长的半导体材料容易从衬底剥离，转移到柔性材料上，制备出的半导体器件携带轻便且柔性可弯曲使用。

(2)剥离下的二维材料可循环利用，减少太阳电池等半导体器件所需要的材料成本，为太阳电池等半导体器件的大规模应用提供可靠的方案和技术保证。

附图说明

图1本实用新型的一个实施例半导体材料生长衬底的结构图。

具体实施方式

实施例1