[发明专利]基于石墨烯插入层结构的氮化镓基光电探测器的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于石墨烯插入层的氮化镓基光电探测器的制备方法，主要用于解决现有技术在铜衬底上外延生长的氮化物材料质量较差与没有过渡层的问题，其制备步骤为：在α面蓝宝石衬底上磁控溅射氮化铝薄膜；将石墨烯转移到磁控溅射氮化铝薄膜上，得到覆盖石墨烯的蓝宝石基板，并对其进行热处理；在热处理后的蓝宝石基板上生长脉冲氮化铝过渡层；在该过渡层上生长低温氮化镓层，得到氮化镓基板；在氮化镓基板上光刻出窗口图形并制作电极。本发明采用磁控溅射氮化铝和脉冲氮化铝过渡层，并把石墨烯作为其中的插入层，使氮化镓能生长在具有较大晶格失配常数的衬底上，提高了氮化镓基光电探测器的质量，可用于制作氮化镓基光电器件。

主权项

1.一种基于石墨烯插入层的氮化镓基光电探测器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在蓝宝石衬底上磁控溅射厚度为20nm‑100nm的氮化铝薄膜，得到溅射氮化铝的蓝宝石基板；(2)将石墨烯转移到磁控溅射氮化铝薄膜上：(2a)采用化学气相淀积法，在铜衬底上生长单层石墨烯；(2b)将生长单层石墨烯的铜衬底置于64g/L的(NH4)2S2O8溶液中12‑24小时，以去除铜衬底；(2c)将去除铜衬底的单层石墨烯转移到溅射氮化铝的蓝宝石基板上，得到覆盖石墨烯的蓝宝石基板；(3)将覆盖石墨烯的蓝宝石基板置于MOCVD反应室中，向反应室通入氢气与氨气的混合气体5‑10分钟，并将反应室加热到600℃‑650℃，热处理10‑20分钟，得到热处理后的蓝宝石基板；(4)将MOCVD反应室的压力调为40Torr，将反应室温度升高到1050℃‑1100℃，依次通入氢气、氨气和铝源，采用脉冲金属有机物化学气相淀积法在热处理后的蓝宝石基板上生长脉冲氮化铝过渡层，得到氮化铝基板；(5)保持反应室压力为40Torr不变，将反应室温度降到900℃‑1000℃，再依次通入氢气、氨气和镓源，采用金属有机物化学气相淀积法在脉冲氮化铝基板上生长p型氮化镓外延层，得到氮化镓基板；(6)清洗氮化镓基板，在清洗后的基板上光刻出窗口图形，得到光刻出窗口图形的氮化镓基板；(7)根据窗口图形在氮化镓基版的石墨烯层及高温氮化镓层上采用电子束蒸发的方式制作厚度为60/120nm的Ti/Au金属电极，分别为阴极与阳极，完成氮化镓基光电探测器的制作。