[发明专利]宽禁带半导体BPN/GaN异质结材料及外延生长方法

权利要求书

1.一种宽禁带半导体BPN/GaN异质结材料，自下而上，包括衬底(1)、成核层(2)、GaN沟道层(3)、AlN插入层(4)和势垒层(5)，其特征在于：

所述势垒层(5)采用P组分为30％-40％，厚度为10nm-30nm的BP_xN_1-x；

所述势垒层(5)的上部设有帽层(6)，用于对该势垒层进行保护。

2.如权利要求1所述的材料，其特征在于：所述衬底(1)采用蓝宝石材料、Si材料、SiC材料、GaN材料、AlN材料中的任意一种材料。

3.如权利要求1所述的材料，其特征在于：所述成核层(2)为GaN或AlN。

4.如权利要求1所述的材料，其特征在于：所述帽层(6)为GaN或AlN，其厚度为1nm-2nm。

5.一种宽禁带半导体BPN/GaN异质结材料制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底进行热处理和表面清洗；

2)在热处理后的衬底上，采用金属有机物化学气相淀积技术，生长厚度为60-120nm的AlN成核层或GaN成核层；

3)采用金属有机物化学气相淀积技术，在成核层之上生长厚度为0.5-4μm的GaN沟道层；

4)采用金属有机物化学气相淀积技术，在GaN沟道层之上，生长厚度为1-1.5nm的AlN插入层；

5)采用金属有机物化学气相淀积技术，在AlN插入层上，生长厚度为10-30nm的BPN势垒层；所述势垒层采用P组分为30％-40％的BP_xN_1-x；

6)采用金属有机物化学气相淀积技术，在BPN势垒层上，生长厚度为1-2nm的GaN或AlN帽层。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述1)中对衬底进行热处理和表面清洗，是将衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，设置温度为1100℃-1200℃，再通入氢气与氨气的混合气体10-20min，使得反应室真空度为40-60Torr，完成对衬底的热处理和表面清洗。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

所述2)中采用MOCVD生长成核层的工艺条件是：温度为600℃-1000℃的条件下，反应室真空度为40-60Torr，镓源流量为90-120sccm，铝源流量为3-20sccm；

所述6)中采用MOCVD生长帽层的工艺条件是：反应室真空度为40-60Torr，镓源流量为90-200sccm，铝源流量为3-20sccm，温度为1100℃-1200℃，氨气流量为3000sccm，氢气流量为2000sccm；

上述镓源均选自三乙基镓，铝源均选自三甲基铝。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述3)中采用MOCVD生长GaN沟道层的工艺条件是：温度为1100℃-1200℃，反应室真空度为40-60Torr，镓源流量为90-200sccm，氨气流量为3000sccm，氢气流量为2000sccm，该镓源选自三乙基镓。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述4)中采用MOCVD生长AlN插入层的工艺条件是：温度为1100℃-1200℃，反应室真空度为40-60Torr，铝源流量为3-10sccm，氨气流量为3000sccm，氢气流量为2000sccm，该铝源选自三甲基铝。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述5)中采用MOCVD生长BPN势垒层的工艺条件如下：

反应室真空度为200-600Torr，硼源流量为10-30μmol/min，磷源流量为20-50μmol/min，温度为1100℃-1200℃，氨气流量为3000sccm，氢气流量为2000sccm；

所述硼源选自三乙基硼；

所述磷源选自叔膦R-3P。