基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法和氮化镓激光器与流程

文档序号:12699698阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,步骤如下:

S1 将铜衬底抛光、清洗;

S2 在铜衬底上生长石墨烯层;

S3 利用原子层沉积法在石墨烯层上生长一层氮化铝薄层;

S4 在氮化铝薄层上采用金属有机物化学气相沉积法生长GaN层。

2.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述步骤S1具体是指:首先将铜衬底进行清洗去除表面的油污和氧化层,再经机械抛光和电化学抛光的双重抛光之后,依次用:乙醇和去离子水清洗三次、稀盐酸清洗5-10min、去离子水清洗数次,N2吹干得到铜衬底。

3.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述步骤S2的具体操作如下:

S2a 将经过步骤S1处理的铜衬底放置于管式炉石英管中,抽真空5-7min;

S2b往管式炉石英管中通入氢气,流量100 sccm,并加热至800-1050℃后退火0.5-3小时;

S2c 再往管式炉石英管中通入氩气和氢气的混合气体、碳源气体甲烷进行石墨稀层的生长,然后关闭碳源气体甲烷和氢气,将管式炉石英管在氩气气氛下随炉冷却至室温,得到生长有石墨稀层的铜衬底;

其中,步骤S2c中通入的混合气体中氩气和氢气的体积比为20:1-10:1,氢气和甲烷的体积比为20:1- 4:1。

4.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述步骤S3的具体操作如下:

S3a 将步骤S2处理的生长有石墨稀层的铜衬底放置于原子层沉积设备反应腔中,抽真空,气压保持在0.2-0.4 Torr;

S3b 向所述原子层沉积设备反应腔中通入TMA与等离子体化的氮气和氢气的混合气体,其中TMA作为铝源,等离子体化的氮气和氢气的混合气体作为氮源,氮气或惰性气体作为载气;

S3c 重复步骤S3a、S3b,即可在所述生长有石墨稀层的铜衬底表面上形成氮化铝薄膜。

5.根据权利要求4所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于, 所述步骤S3的S3b中:氮气和氢气的体积比为4:1,N2作为载气,载气流量在40-80sccm,以使腔室内的真空度保持在0.2Torr。

6.根据权利要求4所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述步骤S3的S3b中: 在沉积之前首先向原子层沉积设备反应腔内通入氮气进行清洗,在每次沉积之后再通入氮气对原子层沉积设备反应腔进行清洗,清洗时间为30-60s。

7.根据权利要求4所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于, 所述步骤S3的S3c中:每个ALD循环依次为0.2-0.4 s TMA脉冲,50s的吹扫时间,40s 氮气和氢气混合物气脉冲,40s的吹扫时间,此为一个原子层沉积周期,等离子体发生器的功率在100w,生长温度区间在100-300℃。

8.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于, 所述步骤S4中,利用金属有机物化学气相沉积法的生长速率为0.4μm/h~4μm/h,生长温度为800-1200℃,使用的载气为氮气和氢气的混合气体。

9.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述步骤S4得到的石墨烯层的厚度为1-30层。

10.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述步骤3得到的AlN层的厚度为20-100nm。

11.根据权利要求1所述的基于原子层沉积氮化铝的氮化镓生长方法,其特征在于,所述GaN层的厚度为0.4μm~5μm;优选的,GaN层厚度为2μm。

12.一种氮化镓基激光器,其特征在于,在铜衬底上依次生长有石墨烯层、氮化铝层、氮化镓缓冲层、N型氮化镓层、N型覆盖层、N型波导层、有源区多量子阱层、P型波导层、P型覆盖层、P型氮化镓层,形成氮化镓激光器结构。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1