專利名稱：一種非極性a面GaN薄膜生長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非極性a面GaN薄膜生長方法。
背景技術(shù)：
由III族元素和V族元素所組成的半導(dǎo)體材料，即II1-V族化合物半導(dǎo)體材料，如GaN、GaAs, InP基等半導(dǎo)體材料，它們的禁帶寬度往往差異較大，因此人們通常利用這些II1-V族化合物半導(dǎo)體材料形成各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)，用以只做各種電子器件。由于在c面GaN上存在著非常強的自發(fā)極化和壓電極化，在c面GaN材料上生長的AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面存在著高密度和高遷移率的二維電子氣2DEG，所以不需要摻雜c面上的異質(zhì)結(jié)就存在著非常優(yōu)異的性能，這對功率器件是非常有利的。但是這種極化效應(yīng)在LED和LD器件當中是有較大危害的，由于極化引起的內(nèi)建電場的存在使能帶彎曲，強大的極化電場還會使正負載流子在空間上分離，電子與空穴波函數(shù)的交迭變小，從而使材料的發(fā)光效率大大的降低。為了減小極化電場對量子阱發(fā)光效率的影響，目前生長非極性a面氮化鎵成為研究的重點。在a面6H-SiC襯底上生長a面GaN是一種可行的方法，但是由于非極性a面GaN和a面6H_SiC襯底之間存在較大的晶格失配和熱失配，生長的材料較差。所以，生長高質(zhì)量非極性a面GaN薄膜是制作上述光電器件的關(guān)鍵。為了減少缺陷，在a面6H_SiC襯底上生長高質(zhì)量的非極性a面GaN外延層，許多研究者采用了不同的生長方法。2004年，M.D.Craven，等人采用高溫AlN成核層的生長方式，在a面6H_SiC襯底上生長了非極性a面GaN材料，但是，這種方法生長的材料質(zhì)量和表面形貌都很差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種非極性a面GaN薄膜生長方法，其克服了背景技術(shù)所存在的不足。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種非極性a面GaN薄膜生長方法，包括如下步驟:(I)將a面6H_SiC襯底置于金屬有機物化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中，并向反應(yīng)室通入氫氣與氨氣的混合氣體，對襯底基片進行熱處理，反應(yīng)室的真空度小于2X10-2Torr，襯底加熱溫度為900-1200°C，時間為5-lOmin，反應(yīng)室壓力為20_760Torr ；(2)在熱處理后的a面6H-SiC襯底上生長厚度為100_200nm，溫度為600-800°C的無應(yīng)力AlInN成核層；(3)在所述無應(yīng)力AlInN成核層之上生長厚度為1000_2000nm，鎵源流量為5-100ymol/min，氨氣流量為lOOO-lOOOOsccm的高V-1II比非極性a面GaN緩沖層；(4)在所述a面GaN緩沖層之上生長厚度為100_500nm，溫度為600_800°C的無應(yīng)力AlInN插入層；(5)在所述無應(yīng)力AlInN插入層之上生長厚度為2000-4000nm，鎵源流量為50-200ymol/min，氨氣流量為1000-3000sccm的低V-1II比非極性a面GaN外延層。
本技術(shù)方案與背景技術(shù)相比，它具有如下優(yōu)點:1.先在所述a面GaN緩沖層之上生長厚度為100-500nm，溫度為600-800°C的無應(yīng)力AlInN插入層；然后再在所述無應(yīng)力AlInN插入層之上生長厚度為2000-4000nm，鎵源流量為50-200ymol/min，氨氣流量為1000-3000sccm的低V-1II比非極性a面GaN外延層，極大地提高了非極性a面GaN薄膜材料質(zhì)量和表面形貌。
具體實施例方式一種非極性a面GaN薄膜生長方法，包括如下步驟:(I)將a面6H_SiC襯底置于金屬有機物化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中，并向反應(yīng)室通入氫氣與氨氣的混合氣體，對襯底基片進行熱處理，反應(yīng)室的真空度小于2X10-2Torr，襯底加熱溫度為900-1200°C，時間為5-lOmin，反應(yīng)室壓力為20_760Torr ；(2)在熱處理后的a面6H-SiC襯底上生長厚度為100_200nm，溫度為600-800°C的無應(yīng)力AlInN成核層；(3)在所述無應(yīng)力AlInN成核層之上生長厚度為1000-2000nm，鎵源流量為5-100ymol/min，氨氣流量為lOOO-lOOOOsccm的高V-1II比非極性a面GaN緩沖層；(4)在所述a面GaN緩沖層之上生長厚度為100_500nm，溫度為600_800°C的無應(yīng)力AlInN插入層；(5)在所述無應(yīng)力AlInN插入層之上生長厚度為2000-4000nm，鎵源流量為50-200 μ mol/min，氨氣流量為1000-3000sccm的低V-1II比非極性a面GaN外延層。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明 書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種非極性a面GaN薄膜生長方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)將a面6H-SiC襯底置于金屬有機物化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中，并向反應(yīng)室通入氫氣與氨氣的混合氣體，對襯底基片進行熱處理，反應(yīng)室的真空度小于2 X 10-2ΤΟ1Γ，襯底加熱溫度為900-1200°C，時間為5-10min，反應(yīng)室壓力為20_760Torr ； (2)在熱處理后的a面6H-SiC襯底上生長厚度為100-200nm，溫度為600-800°C的無應(yīng)力AlInN成核層； (3)在所述無應(yīng)力AlInN成核層之上生長厚度為1000-2000nm，鎵源流量為5-100ymol/min，氨氣流量為lOOO-lOOOOsccm的高V-1II比非極性a面GaN緩沖層； (4)在所述a面GaN緩沖層之上生長厚度為100_500nm，溫度為600-800°C的無應(yīng)力AlInN插入層； (5)在所述無應(yīng)力AlInN插入層之上生長厚度為2000-4000nm，鎵源流量為50-200ymol/min，氨 氣流量為1000-3000sccm的低V-1II比非極性a面GaN外延層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非極性a面GaN薄膜生長方法，包括如下步驟(1)將a面6H-SiC襯底置于金屬有機物化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中，通入氫氣與氨氣的混合氣體，對襯底基片進行熱處理，反應(yīng)室的真空度小于2×10-2Torr，加熱溫度為900-1200℃，時間為5-10min，壓力為20-760Torr；(2)在熱處理后的a面6H-SiC襯底上生長厚度為100-200nm，溫度為600-800℃的無應(yīng)力AlInN成核層；(3)在無應(yīng)力AlInN成核層之上生長厚度為1000-2000nm，鎵源流量為5-100μmol/min，氨氣流量為1000-10000sccm的高V-III比非極性a面GaN緩沖層；(4)在所述a面GaN緩沖層之上生長厚度為100-500nm，溫度為600-800℃的無應(yīng)力AlInN插入層；(5)在AlInN插入層之上生長厚度為2000-4000nm，鎵源流量為50-200μmol/min，氨氣流量為1000-3000sccm的低V-III比非極性a面GaN外延層。采用該方法能夠極大地提高非極性a面GaN薄膜材料質(zhì)量和表面形貌。
文檔編號C30B25/02GK103215647SQ20131010276
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者葉文遠, 曾爾曼, 吳昊天, 鄭黎梨, 莊佩貞 申請人:上海萃智科技發(fā)展有限公司, 廈門產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院