[发明专利]氧化镓薄膜及其异质外延生长方法与应用

权利要求书

1.一种氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于包括：

提供衬底材料；

在所述衬底材料上气相外延生长形成氧化镓纳米线阵列；

以及，通过控制生长条件，使氧化镓纳米线阵列中氧化镓纳米线横向合并生长，从而在所述氧化镓纳米线阵列上外延生长形成氧化镓薄膜。

2.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于包括：

将衬底材料置入反应腔室内，之后将纳米金属催化材料、氧源、镓源输入所述反应腔室，从而在衬底材料上外延生长形成垂直氧化镓纳米线阵列，其中采用的生长温度为300～1000℃，生长速率1nm/min～1μm/min，压力为10Pa～100KPa；优选的，所述氧化镓纳米线阵列中纳米线的直径为1nm～100μm，高度为1nm～10μm，周期为1nm～100μm。

3.根据权利要求2所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述纳米金属催化材料包括Au、Ag、Ni、Pt、Ga中的任意一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求2所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述氧源包括N₂O、H₂O、O₂中的任意一种或两种以上的组合。

5.根据权利要求2所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述镓源包括金属镓、三甲基镓、三乙基镓中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1或2所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于包括：至少采用MOCVD、MBE、CVD、LPCVD、PVD、PLD、ALD法中的任一种方法生长所述的氧化镓纳米线阵列。

7.根据权利要求1或2所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于包括：通过调节所述外延生长的参数控制氧化镓纳米线的横向生长速度和纵向生长速率，使相邻的氧化镓纳米线之间的间距逐渐减少，实现氧化镓纳米线的横向合并生长。

8.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述氧化镓薄膜的厚度为1nm～1mm。

9.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述氧化镓薄膜的材质为β-Ga₂O₃。

10.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于还包括：将所述氧化镓薄膜从所述氧化镓纳米线阵列及衬底材料上剥离的步骤。

11.根据权利要求1所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述衬底材料包括氧化镓、氮化镓、硅、蓝宝石、碳化硅、氮化铝、砷化镓、磷化铟或铌酸锂；和/或，所述衬底材料为斜切衬底。

12.根据权利要求1或11所述的氧化镓薄膜的异质外延生长方法，其特征在于：所述衬底材料为图形化的衬底材料。

13.由权利要求1-12中任一项所述的方法制备的氧化镓薄膜。

14.一种基于衬底材料的氧化镓薄膜，包括衬底材料和氧化镓外延层，其特征在于：所述衬底材料和氧化镓外延层之间还形成有由氧化镓纳米线阵列组成的应变缓冲层。

15.如权利要求13-14中任一项所述的氧化镓薄膜于制作功率电子器件、光电子器件或传感器中的用途。

16.如权利要求13-14中任一项所述的氧化镓薄膜于制作柔性电子器件中的用途。