[发明专利]制备氮化镓单晶薄膜的方法

摘要

本发明涉及一种在异质衬底上大失配外延生长GaN单晶薄膜的方法。该方法用异质材料或蓝宝石材料做衬底，在化学气相沉积生长装置中首先将氢气通入反应室中，然后加热衬底至1200℃；10分钟后衬底降温，用氨气与由氢气携带的三甲基镓通入反应室，并保持氨气流量为3000－8000毫升/分钟，三甲基镓流量为1－10毫升/分钟，以生长GaN或AlN成核层；成核层在原位进行退火处理；退火后，保持衬底温度在700℃－1300℃下，将三甲基镓通入反应室以生长1nm－500nm厚的GaN；然后降低V/III摩尔比至＞0.5和＜2之间，继续生长GaN层至厚度在1nm－10000nm。该方法抑制了晶体缺陷的产生，使GaN单晶薄膜在生长的初期和后期都处在优化的生长条件下，从而大大地提高了晶体质量和光电特性。

主权项

1.一种制备GaN单晶薄膜的方法，是在化学气相沉积生长装置中进行，其特征在于包括如下步骤：a.首先将清洗干净的衬底放在化学气相沉积装置中生长室的衬底座上，把纯度为99.9999％的氢气通入反应室中，然后加热衬底至1200℃；b.十分钟后，将衬底温度降到400℃-700℃之间，将氨气与由氢气携带的三甲基镓通入反应室，并保持氨气流量为3000-8000毫升/分钟，三甲基镓流量为1-10毫升/分钟，以生长1nm至500nm厚的GaN或AlN成核层；c.停止通入三甲基镓至反应室，并保持氨气流量为3000-8000毫升/分钟，然后升高衬底温度，对步骤2得到的成核层在原位进行退火处理，其退火温度保持在700℃-1300℃之间；退火时间在1秒至30分钟之间；d.退火后，保持衬底温度在700℃-1300℃下，将三甲基镓通入反应室以生长1nm-500nm厚的GaN，在此过程中，设置三甲基镓流量为20-80毫升/分钟、氨气流量为2000-8000毫升/分钟，维持大的V/III摩尔比为2-6；e.保持衬底温度在700℃-1300℃之间，保持三甲基镓流量为20-80毫升/分钟，减小氨气流量至2000-5000毫升/分钟，降低V/III摩尔比至＞0.5和＜2之间，继续生长GaN层至厚度在1nm-10000nm。