[发明专利]一种制备高质量GaN单晶衬底的方法

权利要求书

1.一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将GaN复合衬底与金属催化剂源材料一起置于高压反应釜内的坩埚底部，再于高压反应釜内设置一隔板，使隔板位于坩埚底部上方，将GaN粉末置于隔板上，接着密封高压反应釜，并通入高纯氮气，加热高压反应釜至预定的过渡条件；

步骤二：在过渡条件下静置一段时间，待GaN粉末在高温下分解成金属镓与氮气，氮气扩散到坩埚底部，并在金属催化剂熔体催化下解离成氮；

步骤三：向高压反应釜内继续通入高纯氮气加压至预定生长条件，使隔板上的金属镓溶液流入到坩埚底部，开始GaN单晶生长；

步骤四：GaN单晶生长达到目标厚度后，制得GaN单晶厚膜复合衬底，取出坩埚及GaN单晶厚膜复合衬底；

步骤五：去除步骤四制得的GaN单晶厚膜复合衬底的基底，即得GaN单晶衬底。

2.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，

步骤一中的过渡条件的温度设为700～1000℃；

步骤二中的静置时间设为0.5～24h；

步骤三中的预定生长条件的温度设为700～1000℃、压力设为1～10MPa；

步骤四中，取出坩埚及GaN单晶厚膜复合衬底前，需要对高压反应釜进行降温及排气降压。

3.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述GaN复合衬底为GaN薄膜与基底组成的复合材料。

4.根据权利要求3所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述基底为蓝宝石、硅和碳化硅材料中的任一种。

5.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述GaN复合衬底采用MOCVD、MBE、MPCVD、溅射和离子注入中的任一种或任几种工艺制成。

6.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述金属催化剂为金属锂、钠、钾、钙和钡中的任一种或任几种。

7.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述隔板由刚玉或铂金材料中的任一种制成。

8.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述隔板表面设有微流槽，所述隔板贴近高压反应釜内壁处设有与所述微流槽相匹配的微流通道，所述微流通道用于氮气扩散及金属镓溶液流动。

9.根据权利要求8所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述微流通道的直径为1nm～5μm。

10.根据权利要求1所述的一种制备高质量GaN单晶衬底的方法，其特征在于，所述GaN单晶厚膜复合衬底的基底采用电化学刻蚀、化学腐蚀、激光剥离和机械去除中的任一种或任几种工艺去除。