[发明专利]一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法

权利要求书

1.一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法，其特征在于：采用有机金属化学气相沉积工艺，以乙醇钽(TaC₁₀H₂₅O₅)为金属有机物源，用氮气作为载气，用氧气作为氧化气体，用MOCVD设备在蓝宝石衬底氮化镓外延晶片上生长正交相五氧化二钽单晶薄膜；

其具体制备方法如下：

步骤(1)开启高真空MOCVD设备，将反应室抽成高真空状态，将超声清洗的GaN外延单晶衬底置于反应室中的衬底基台上并加热到生长温度；

步骤(2)设定反应室压强，打开氮气瓶阀门，向反应室通入背景N₂并保持流量稳定；

步骤(3)打开氧气瓶阀门，调节氧气流量并保持流量稳定；

步骤(4)打开乙醇钽源瓶阀门，调节乙醇钽蒸汽流量并保持流量稳定；

步骤(5)将步骤(3)的氧气和步骤(4)的乙醇钽蒸汽同时通入反应室；

在氮化镓外延衬底上Ta₂O₅薄膜的生长速率为0.2～1.2nm/min；

步骤(7)反应结束，关闭乙醇钽源瓶及氧气瓶阀门，用氮气冲洗管道后关闭氮气瓶阀门并自然降温；制备得到正交相Ta₂O₅单晶薄膜；

工艺条件如下：

反应室压强10～40Torr；

生长温度800～900℃；

背景N₂流量80～160sccm；

氧气流量30～70sccm；

乙醇钽(TaC₁₀H₂₅O₅)流量1.0×10^-6～6.0×10^-6摩尔/分钟；

Ta₂O₅薄膜的生长速率为0.2～1.2nm/min。

2.根据权利要求1所述的一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法，其特征在于：所述的正交相Ta₂O₅单晶薄膜是正交结构单一相的Ta₂O₅单晶薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法，其特征在于：所述的正交相Ta₂O₅单晶薄膜的生长衬底为C面蓝宝石衬底氮化镓外延单晶片(epi-GaN/α-Al₂O₃)。

4.根据权利要求1所述的一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法，其特征在于：正交相Ta₂O₅薄膜与外延GaN衬底的面外和面内的外延关系分别为正交相Ta₂O₅(001)‖GaN(0001)和正交相

5.根据权利要求1所述的一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法，其特征在于：所述金属有机钽源是乙醇钽(TaC₁₀H₂₅O₅)，氧化气体是氧气；衬底为蓝宝石衬底氮化镓外延单晶片(epi-GaN/α-Al₂O₃)，衬底的晶面是GaN(0001)。

6.根据权利要求1所述的一种正交相五氧化二钽单晶薄膜的制备方法，其特征在于：上述制备方法得到的正交相Ta₂O₅是具有正交结构的单晶薄膜材料，正交相Ta₂O₅的生长面为正交相Ta₂O₅(001)。