[发明专利]一种氮化镓或氮化铝纳米孔的制备方法

说明书

本发明提供一种氮化镓或氮化铝纳米孔的制备方法，包括以下步骤：在蓝宝石衬底上依次进行（1）GaN或AlN薄膜层的生长；（2）SiO₂薄膜层的沉积；（3）Ni薄膜层的沉积并进行Ni薄膜层的退火处理，在Ni薄膜层的退火过程中，Ni薄膜自组装形成离散Ni颗粒；（4）SiO₂薄膜层的刻蚀：以步骤（3）自组装形成的Ni颗粒为掩膜，刻蚀SiO₂薄膜层，直至刻蚀面抵达GaN或AlN薄膜层；（5）Ni颗粒的腐蚀：腐蚀去除Ni颗粒后，GaN或AlN薄膜层上留下SiO₂纳米柱；（6）GaN或AlN薄膜层的继续生长：GaN或AlN薄膜层继续外延生长且GaN或AlN薄膜层继续生长后的高度不高于SiO₂纳米柱的高度；（7）SiO₂纳米柱的腐蚀：腐蚀除去SiO₂纳米柱，即得GaN或AlN纳米孔。本发明形成的纳米孔的界面要好，缺陷少。

技术领域

本发明属于氮化镓或氮化铝纳米结构制备技术领域，具体涉及一种氮化镓或氮化铝纳米孔的制备方法。

背景技术

氮化镓氮化铝纳米光电器件具有优良的诸多性能，纳米线、纳米孔等纳米结构的制备尤为关键，其制备流程通常需要复杂的光刻工艺，在面临纳米级尺寸时，甚至需要效率低且成本高昂的电子束曝光技术。

中国专利CN107978662A一种氮化镓纳米孔洞的制备方法，包括以下具体步骤：

（1）首先在衬底上镀一层氮化铝层，然后在氮化铝层上外延一层氮化镓层，之后在氮化 镓层上镀一层二氧化硅层；（2）在二氧化硅层上蒸镀金层，然后在金层上蒸镀一层镍金属层，将镍金属层一定温度 下退火处理0.5-3分钟，形成镍金属岛结构；（3）在镍金属层上蒸镀铂金金属层，使得镍金属岛结构的高度大于铂金金属层的厚度， 形成氮化镓晶体结构；（4）将氮化镓晶体结构浸泡在王水中2-5分钟，使得镍金属岛结构溶解于王水中，氮化镓晶体结构形成裸露金层的纳米孔洞；（5）采用一定的工艺刻蚀氮化镓晶体结构的纳米孔洞的金层、二氧化硅层及氮化镓层， 即得氮化镓纳米孔洞结构。

该专利通过王水腐蚀掉镍金岛，然后通过铂金的阻挡，刻蚀掉镍金岛处，形成孔洞。这种刻蚀的方式会导致所形成的纳米孔存在较多界面缺陷，而且其使用大量的贵金属，制备成本高。

发明内容

本发明针对现有技术中氮化镓或氮化铝纳米孔存在的缺陷，提供一种氮化镓或氮化铝纳米孔的制备方法，形成的纳米孔的界面要好，缺陷少。

本发明采用如下技术方案：

一种氮化镓或氮化铝纳米孔的制备方法，包括以下步骤：在蓝宝石衬底上依次进行（1）GaN或AlN薄膜层的生长；（2）SiO₂薄膜层的沉积；（3）Ni薄膜层的沉积并进行Ni薄膜层的退火处理，在Ni薄膜层的退火过程中，Ni薄膜自组装形成离散Ni颗粒；（4）SiO₂薄膜层的刻蚀：以步骤（3）自组装形成的Ni颗粒为掩膜，刻蚀SiO₂薄膜层，直至刻蚀面抵达GaN或AlN薄膜层；（5）Ni颗粒的腐蚀：腐蚀去除Ni颗粒后，GaN或AlN薄膜层上留下SiO₂纳米柱；（6）GaN或AlN薄膜层的继续生长：GaN或AlN薄膜层继续外延生长且GaN或AlN薄膜层继续生长后的高度不高于SiO₂纳米柱的高度；（7）SiO₂纳米柱的腐蚀：腐蚀除去SiO₂纳米柱，即得GaN或AlN纳米孔。

优选地，步骤（1）所述GaN或AlN薄膜层的生长包括以下步骤：首先在蓝宝石衬底上生长GaN或AlN缓冲层并进行GaN或AlN缓冲层的退火处理，然后生长GaN或AlN外延层，由此GaN或AlN缓冲层和GaN或AlN外延层共同构成GaN或AlN薄膜层。