[发明专利]提高铝掺入效率获得高铝组分铝镓氮合金的生长方法

摘要

提高铝掺入效率获得高铝组分铝镓氮合金的生长方法，采用MOCVD在α-Al2O3衬底上外延生长AlxGa1-xN合金薄膜层，采用AlN缓冲层或插入层防止薄膜层产生裂纹，通过对Al/Ga摩尔比的控制，实现对AlxGa1-xN的Al组分进行调节，Al组分范围为0≤x≤0.8；Al组分的控制方法是：保持注入Al的摩尔量一定，降低Ga和Al摩尔比范围从5.8至0.46。本发明可获得Al组分x高达0.8的AlxGa1-xN合金，Al掺入效率提高9％；质量优良，AlxGa1-xN(0002)典型的X射线摇摆曲线半峰宽小于300弧秒；发光性能优良，阴极荧光谱展示了显著强烈的带边发光峰；表面光滑平整，典型粗糙度(RMS)小于0.8nm。

主权项

提高铝掺入效率获得高铝组分铝镓氮合金的生长方法，其特征是采用MOCVD在α-Al2O3衬底上外延生长AlxGa1-xN合金薄膜层，以金属有机源三甲基铝TMAl和三甲基镓TMGa作为III族源，NH3作为V族源，H2作为载气，由以下两种方式中的任一种防止AlxGa1-xN合金薄膜层产生裂纹：1)在衬底上生长AlN缓冲层，AlN缓冲层生长温度为600～1000℃，生长厚度从10至100nm，AlN缓冲层生长结束，将MOCVD反应腔温度升高至1100～1150℃，继续生长AlxGa1-xN合金薄膜层；2)在衬底上生长一层GaN作为支撑层，GaN支撑层的厚度为2-5μm，生长温度为1050℃，然后将MOCVD反应腔温度设置为700～1000℃，生长AlN插入层，厚度10～100nm，AlN插入层生长完成后，将温度升高至1100-1150℃，生长AlxGa1-xN合金薄膜层；生长AlxGa1-xN合金薄膜层时，通过对Al/Ga摩尔比的控制，实现对AlxGa1-xN的Al组分的调节，Al组分范围为0≤x≤0.8，且Al组分连续可变，随Al/(Ga+Al)摩尔比线性变化；Al组分的控制方法是：设置TMAl流量为一定值，保持注入Al的摩尔量一定，变化TMGa的通入流量，降低Ga和Al摩尔比范围从5.8至0.46。