[发明专利]氮化镓体单晶及其生长方法

权利要求书

1.一种可实现籽晶重复利用的氮化镓体单晶的生长方法，其特征在于包括：

在籽晶的表面加工形成凹陷结构，所述凹陷结构包括在所述籽晶表面位错密度高的区域形成的凹凸不平的回溶腐蚀坑，所述回溶腐蚀坑的直径沿朝向氮化镓体单晶的方向逐渐增大，所述回溶腐蚀坑深度于籽晶厚度的占比为3%-50%，回溶腐蚀坑于籽晶表面上的面积占比为30-80％；

以助熔剂法在所述籽晶的表面生长氮化镓体单晶，且在以助熔剂法在所述籽晶的表面生长氮化镓体单晶的过程中，控制反应室内的氮气压力为6-10Mpa，反应室溶液中的氮化镓浓度达到过饱和状态，以在所述氮化镓体单晶与所述回溶腐蚀坑对应的区域形成微孔或槽，所述微孔或槽与所述回溶腐蚀坑围合形成孔洞结构，所述孔洞结构的直径沿朝向氮化镓体单晶的方向逐渐减小，所述孔洞结构形成在氮化镓体单晶与籽晶的界面处，使生长形成的氮化镓体单晶与籽晶之间形成弱连接；以及

破坏所述弱连接，使氮化镓体单晶与籽晶分离。

2.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于具体包括：在以助熔剂法生长氮化镓体单晶时，至少通过调控反应室内的氮气压力，在氮化镓体单晶与籽晶的界面处形成孔洞结构，以使籽晶与在籽晶表面生长形成的氮化镓体单晶之间形成弱连接。

3.根据权利要求2所述的生长方法，其特征在于具体包括：在氮化镓体单晶生长初期，控制反应室内的氮气压力为3-10Mpa，以使籽晶表层的局部区域被溶解而形成凹陷结构，之后在所述籽晶表面生长形成氮化镓体单晶，在所述氮化镓体单晶与籽晶的界面处，所述氮化镓体单晶与所述凹陷结构围合形成所述的孔洞结构。

4.根据权利要求3所述的生长方法，其特征在于具体包括：

在氮化镓体单晶生长初期，控制反应室内的氮气压力为3-5Mpa，并保持0.1-10h，至少使籽晶表层的局部溶解，以在籽晶表面形成回溶腐蚀坑；

然后，控制反应室内的氮气压力为5-10Mpa，并保持10h以上，进行助熔剂氮化镓的生长；

之后使溶液中的氮化镓浓度达到过饱和状态，从而进行氮化镓晶体的生长。

5.根据权利要求4所述的生长方法，其特征在于具体包括：在所述氮化镓体单晶的生长过程中，控制反应室内的氮气压力为6-10Mpa，以在所述助熔剂氮化镓与所述回溶腐蚀坑对应的区域形成微孔或槽，所述微孔或槽与所述回溶腐蚀坑围合形成所述的孔洞结构。

6.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述回溶腐蚀坑的截面形状为梯形。

7.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述孔洞结构的截面形状为三角形。

8.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述回溶腐蚀坑的直径为5nm-10μm。

9.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述微孔或槽的深度为5nm-30µm，直径为5nm-30μm。

10.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于：所述孔洞结构的直径为5nm-30µm。

11.根据权利要求3所述的生长方法，其特征在于具体包括：

在反应室内置入包含金属镓、碱金属和籽晶的生长反应体系，并向反应室内通入氮气；

调控反应室中的温度为600-1000℃，氮气压力在3-10MPa范围内变化，从而以助熔剂法实现氮化镓体单晶的液相外延生长。

12.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于具体包括：采用刻蚀的方式在所述籽晶的表面加工形成所述的凹陷结构，之后再以助溶剂法进行氮化镓体单晶的液相外延生长。

13.根据权利要求1所述的生长方法，其特征在于具体包括：在所述氮化镓体单晶生长完成后，通过降低温度的方式破坏所述弱连接；

或者，在所述氮化镓体单晶的生长过程中或生长完成后，通过机械剥离的方式破坏所述弱连接。