[发明专利]基于HVPE的自支撑氮化镓单晶及其制备方法

权利要求书

1.一种基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)提供衬底，并对所述衬底表面进行原位清洗。

(2)于所述衬底表面低温生长GaN晶核，同时HCl和NH3形成NH4Cl固体，与GaN晶核竞争覆盖所述衬底；

(3)温度提升至1000℃以上进行退火处理，提升GaN晶核质量；

(4)于所述GaN晶核上中高温二维生长GaN层；

(5)于所述GaN层上高温持续成长GaN单晶；

(6)降温，将GaN单晶自所述衬底上剥离，形成自支撑晶体。

2.如权利要求1所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，所述衬底包括但不限于蓝宝石衬底、SiC、GaAs、ScAlMgO4、ZnO、Si衬底等。

3.如权利要求1所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，步骤(1)在高温1000～1100℃下进行，包括使用H2和N2混合气对衬底表面进行清洗。

4.如权利要求3所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，若衬底为蓝宝石，还需要使用NH3对衬底表面进行氮化处理。

5.如权利要求2所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，NH3分压为0.05～0.5，氮化处理时间为0.2～5min。

6.如权利要求1所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，步骤(2)低温范围为300～500℃，所述GaN晶核覆盖率低于70％，其厚度为50～200nm。

7.如权利要求1所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，步骤(4)所述GaN层在800～1100℃中高温下进行二维生长，V/III小于20，生长速度小于50um/hr，厚度为1～20um。

8.如权利要求7所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，步骤(4)所述GaN层在800～1100℃中高温下进行二维生长，V/III小于5，生长速度小于20um/hr，厚度为5～10um。

9.如权利要求1所述的基于HVPE的自支撑氮化镓单晶制备方法，其特征在于，步骤(5)进一步还包括维持GaN单晶厚膜继续生长与形貌的方法：

①不断增加温度，增加幅度为GaN单晶厚膜每增长1mm温度增加1～10℃；

②不断增加NH3；增加幅度为GaN单晶厚膜每增长1mm NH3(或相应的V/III)增加5％～50％。

10.一种基于HVPE的自支撑氮化镓单晶，其特征在于，所述基于HVPE的自支撑氮化镓单晶采用如权利要求1～权利要求6任一所述的制备方法制备得到。