[发明专利]二维氮化镓晶体的制备方法

说明书

本发明揭示了一种二维氮化镓晶体的制备方法，所述制备方法包括：S1、提供金属片，并清洗；S2、加热融化镓金属，将熔融态的金属镓转移至金属片上；S3、将金属片及熔融态的金属镓置于反应腔室中，并对反应腔室进行抽真空；S4、加热反应腔室至恒定温度后，向反应腔室中通入氮源，使氮原子传输到金属镓表面，进行二维氮化镓晶体的生长。本发明二维氮化镓晶体的制备方法可以增加横向迁移率，使得超薄的sp3杂化方式及sp2杂化的六方相更容易获得，从而获得高结晶性、高平整的高质量二维氮化镓单晶材料，有望为深紫外光电及电力电子器件制备铺平道路。

技术领域

本发明属于半导体材料技术领域，具体涉及一种二维氮化镓晶体的制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)是第三代氮化物半导体中的一种，是一种直接带隙半导体，其禁带宽度有3.4eV，具有高电子迁移率、高击穿电压、高热导率等优异的性质。而当氮化镓材料减小到二维尺度，就会出现二维电子气、晶格常数增大、带隙蓝移等现象。

受量子限域效应的影响，使二维氮化镓具有理想的深紫外发光、激子效应和电输运特性。然而，氮化镓容易发生sp3杂化的纵向成键，难以通过传统气相生长或机械剥离的方法获得。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种二维氮化镓晶体的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种二维氮化镓晶体的制备方法。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种二维氮化镓晶体的制备方法，所述制备方法包括：

S1、提供金属片，并清洗；

S2、加热融化镓金属，将熔融态的金属镓转移至金属片上；

S3、将金属片及熔融态的金属镓置于反应腔室中，并对反应腔室进行抽真空；

S4、加热反应腔室至恒定温度后，向反应腔室中通入氮源，使氮原子传输到金属镓表面，进行二维氮化镓晶体的生长。

一实施例中，所述金属片为钨片。

一实施例中，所述金属片表面覆盖有贵金属膜，所述贵金属膜为金膜或铂膜，贵金属膜的厚度大于或等于100nm。

一实施例中，所述步骤S1具体为：

将金属片使用去离子水冲洗后，放入清洗好的玻璃容器中；

先用乙醇超声清洗金属片，再用去离子水超声清洗，最后用氮气吹干金属片。

一实施例中，所述步骤S1前还包括：

先用去离子水超声清洗玻璃容器，再用丙酮超声清洗玻璃容器；

重复上述步骤，完成玻璃容器的清洗。

一实施例中，所述步骤S2中，加热融化镓金属的加热温度为30℃～2000℃。

一实施例中，所述步骤S4中，氮源为氮等离子体，恒定温度为600℃～1100℃；或，氮源为氨气，恒定温度大于或等于800℃。

一实施例中，所述步骤S4中，向反应腔室中通入氮源具体为：

向反应腔室中通入氮源，流量为0.1sccm～5sccm，通入时间为1s～20s；

关闭氮源，关闭时间大于通入时间；

重复上述步骤至少两次。

一实施例中，所述氮源为氮等离子体时，二维氮化镓晶体的厚度为1nm～15nm，所述氮源为氨气时，二维氮化镓晶体的厚度为1nm～30nm。

一实施例中，所述步骤S4后还包括：