[发明专利]一种III族氮化物外延薄膜及其选区生长方法

权利要求书

1.一种高质量III族氮化物外延薄膜的选区生长的方法，在图形化衬底的图形顶端以转移的碳纳米管作为位错截止层，利用有周期性的碳纳米管阵列制备具有空间结构的复合衬底，通过一次生长完成微米图形诱导位错弯曲的过程和纳米多孔层实现位错截止的过程，有效降低位错，从而获得高质量III族氮化物外延薄膜；包括以下步骤：

1)选取图形化衬底:所述图形化衬底为具有周期性微米尺度结构的衬底；具体是选取包型、锥型或孔型的图形化衬底；所述图形化衬底具有异形结构包括突起、凹陷；

2)生长碳纳米管薄膜；

所述生长碳纳米管薄膜具体是：在碳纳米管阵列的生长衬底上，通过电子束蒸发沉积一层排列整齐、尺寸均匀的纳米级铁粉作为催化剂；再通过低压化学气相沉积方法，在低压和高温下以乙炔作为碳源，生长出由平行排列的碳纳米管组成的阵列，作为一层碳纳米管薄膜；

再在图形化衬底顶端铺设单层或者多层碳纳米管薄膜，形成碳纳米管位错截止层；

通过碳纳米管位错截止层包含的碳纳米管薄膜的层数控制截止层中窗口的尺寸和结构；

3)在铺设碳纳米管位错截止层的图形化衬底上，生长得到厚度为10nm～10μm的高质量III族氮化物外延薄膜。

2.如权利要求1所述高质量III族氮化物外延薄膜的选区生长的方法，其特征是，步骤2)在图形化衬底上铺设单层或者多层碳纳米管薄膜，每一层碳纳米管均为平行排列的碳纳米管阵列。

3.如权利要求1所述高质量III族氮化物外延薄膜的选区生长的方法，其特征是，步骤2)中，针对不同的图形化衬底，依据图形的不同及III族氮化物生长模式的不同选用不同的碳纳米管位错截止层。

4.如权利要求1所述高质量III族氮化物外延薄膜的选区生长的方法，其特征是，步骤2)中，多层碳纳米管薄膜排列成相互平行、垂直或交叉成锐角；排列成的形状包括矩形、六角形或平行四边形。

5.如权利要求1所述高质量III族氮化物外延薄膜的选区生长的方法，其特征是，步骤3)采用金属有机物化学气相沉积MOCVD、分子束外延MBE或氢化物气相外延HVPE方法生长III族氮化物外延薄膜。

6.如权利要求5所述高质量III族氮化物外延薄膜的选区生长的方法，其特征是，采用MOCVD方法高温生长III族氮化物外延薄膜时，以氢气、氮气或两者的混合气体作为载气；以III族金属有机物作为III族源，流量为10～500sccm,；以氨气作为V族源，流量为10～10000sccm；V/III在50～8000之间，温度在800～1100℃之间，压强在50～500Torr之间。

7.一种利用如权利要求1～6任一项所述方法选区生长得到的高质量III族氮化物外延薄膜，包括：

图形化衬底；

在图形化衬底顶端铺设的碳纳米管位错截止层，由单层或多层碳纳米管薄膜构成，每一层碳纳米管薄膜为平行排列的碳纳米管阵列；

在碳纳米管位错截止层的窗口中生长出来并最终合拢的III族氮化物外延薄膜。

8.如权利要求7所述的选区生长的高质量III族氮化物外延薄膜，其特征是，所述图形化衬底为包型、锥型或孔型；或/和，所述图形化衬底可具有异形结构包括突起、凹陷；所述图形化衬底包括由上述一种或几种图形以相同或不同分布形成的具有周期性微米尺度结构的衬底。

9.如权利要求7所述的选区生长的高质量III族氮化物外延薄膜，其特征是，每层碳纳米管薄膜中的碳纳米管可为单壁或多壁；单根碳纳米管的直径为10～100nm；和/或，多层碳纳米管薄膜排列成相互平行、垂直或交叉成锐角；排列成的形状包括矩形、六角形或平行四边形。