专利名称：氮化镓层的制备方法
技术领域：
本发明涉及层，具体地涉及氮化镓或镓和其他金属混合氮化物单晶厚层，以及它们的制备方法。
本发明还涉及包括这样一些层的电子或光电子设备。
本发明的技术领域一般可确定为在基体上制备基于氮化物的半导体材料层的技术领域。
以元素周期表第III至V族元素氮化物为主要成分的半导体材料，在电子和光电子领域中占有和将占有越来越重要的地位。这些以氮化物为基础的半导体材料的应用范围事实上是广谱的，可从激光二极管延伸直到通过紫外光探测器，能在高频和高温下运行的晶体管，表面声波设备和电光二极管(DEL)。
在这些组件中，氮化物生长最通常使用的基体是蓝宝石，小部分碳化硅SiC。这两种材料，特别是蓝宝石有许多缺陷。
蓝宝石的缺陷是其电绝缘，导热性差，而SiC的缺陷是其昂贵，质量不稳定。因此，人们希望用硅代替它们，与上述两种材料相比，无论从经济观点来看，还是从技术观点来看，硅都具有明显的优势。
事实上，在其他感兴趣的性能中，硅是一种热的良导体，并且采用化学方法可以很容易除去。
另外，由于从今以后有一系列在工业上完全掌握的硅技术，还由于硅的成本比蓝宝石和SiC低得多，所以硅是一种能低成本大量生产的所选择的基体。
例如氮化镓之类的氮化物在硅基体上生长，会遇到因基体和氮化物的晶胞参数与热膨胀系数之间存在很大差异而出现的问题。为了使有良好质量的氮化物例如GaN生长，因此通常接受在硅基体上优选地沉积一薄层，例如AlAs、SiC或AlN薄层，所谓的“缓冲层”，其厚度几十纳米。这层连续覆盖基体，并允许GaN层两维生长。但是，由于前面提到的硅与GaN之间晶胞参数与热膨胀系数的矛盾，在硅基体上的GaN层处于伸展。随着生长，冷却时产生的这种拉应力值随如GaN氮化物层厚度而增加，超过临界厚度，一般大于1微米时，在这个层中形成裂纹。
因此，在硅基体上的氮化物层，例如外延的GaN层是薄的，没有裂纹，或者很厚，但裂化。
在这两种情况下，这些层是难以使用的。
在碳化硅SiC基体上，在氮化物层生长的情况下，例如GaN遇到同样的问题。
很显然，通过增加GaN层厚度，既可改善结构，光学性能，也可改善电性能。因此，在硅基体上制备厚的无裂纹的氮化物层，特别是GaN层是有根本性的意义的。
为了消除裂纹和制约硅上GaN层的拉应力，S.A.NIKISHIN，N.N.FALEEV，V.G.ANTIPOV，S.FRANCOEUR，L.GRAVE DE PERALTA，G.A.SERYOGIN，H.TEMKIN，T.I.PROKOFYEVA，M.HOLTZ和S.N.G.CHU，《应用物理通讯》(APPL.PHYS.LETT.)75，2073(1999)的文件指出，在硅基体上沉积的AlN薄缓冲层生长模式应该尽可能最快地转变到双维生长模式。于是得到厚度可以直到2.2微米的无裂纹GaN层。
曾证明，这种出现裂纹的临界厚度增加是由于硅基体表面的预处理，这种预处理是在沉积单层铝前，让脱氧化物的硅表面与氨接触几秒钟，再开始生长AlN缓冲层。
另外，采用这种预处理时，AlN缓冲层的生长更快地转变到双维生长模式。
但是，如此制备的层还有一些残余的拉应力，而这些层超过大约2微米时就裂化。
因此，还需要一些会在层中产生拉应力的基体上特别厚的连续，即无裂纹，的氮化镓及其合金单晶层。
另外，还需要一种在这样基体上制备这样一些层的方法，该方法尤其是可靠、简单、再现的方法，成本也不高。
本发明的目的尤其是满足所有上面提到的要求，提供没有现有技术层和方法所存在的缺陷、不足、限制和不利的层和制备方法。
更确切地，本发明的目的是提供氮化镓及其合金的单晶层，这些层无裂纹。
根据本发明，通过会在层中造成拉应力(contraite extensive)的基体上的氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的无裂纹单晶层，可以达到这个目的和其他目的，上述基体覆盖一层缓冲层；其中至少一层单晶材料层嵌入氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层中，所述材料的厚度是100-300纳米，优选地200-250纳米，其晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数。
根据本发明，嵌入的单晶层材料的晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数。
事实上，为了所寻求的目的，无论嵌入层如何，无论氮化物单晶层如何，嵌入单晶层的晶胞参数小于氮化镓的晶胞参数。
本发明的层可以有任意的厚度，例如该层厚度有1微米，甚至更小。特别地，本发明的层是厚层；关于厚层，根据本发明，一般应当理解层的厚度大于或等于2微米，例如2-5微米，优选地2-5微米以上，更优选地3-5微米。
本发明这些层与现有技术的层的基本差别在于，它们有至少一层嵌入的单晶层，该层的晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数，其特征还在于确切地，这层实质上是单晶层，没有多结晶层或无定形层，最后，其特征还在于嵌入层的特别厚度是100-300纳米。事实上，根据本发明，针对应力起作用，因此使用了“厚”嵌入层，而在现有技术中，针对缺陷起作用，使用几十纳米薄层。
根据本发明，必需和基本的是本发明的层不仅包括嵌入中间层，该层的晶胞参数小于GaN的晶胞参数，而且另外这种中间嵌入层是特别的单晶层，最后这层有特定的厚度。
这个层一般在准确、确定的条件下，特别是在高温，即一般在温度800-1000℃，优选地900-950℃制成的。
只是，根据本发明，有利地在高温下制成的特别单晶嵌入层，尤其能够成功地解决生成裂纹的特殊技术问题。
在现有技术中从未提及，也没有暗示过，有利地在高温下制成的单晶嵌入层(例如AlN)能够得到不裂化的厚GaN层。
晶胞参数不一致(即嵌入层材料的晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数)是使一层或多层表面氮化层在生长期间处于受压状。
这种受压补偿，甚至消除冷却时产生的拉应力，并且氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层可同时完全出人意料地例如是厚的和无裂纹的，换句话说是在能够在层中造成拉应力的基体上连续的层。
与NIKISHIN等人文献的层不同，本发明的层，除了缓冲层外，甚至在镓材料或镓和其他金属的混合氮化物材料中还包括其他的嵌入层，这样能够有效地消除只是缓冲层还不能避免的裂纹。
换句话说，与使用仅有缓冲层相比，本发明的嵌入层尤其能够显著增加出现裂纹的临界厚度。
这意味着该嵌入层能够强迫更强的受压应力，由此能严格或部分地补偿冷却时产生的拉应力。因此，本发明的层具有无裂纹的厚度，这种厚度是现有技术始终不可能达到的厚度，因为在上面引用的文件中，无裂纹层最大厚度仅仅2微米，而本发明的厚度可以达到3微米，甚至更大，即直到5微米。
不过应该指出，本发明不限于“厚的”层，而且还涉及任何具有本发明结构的层，例如这些层的厚度可以是1微米或1微米以下。
另外，基本上嵌入层是单晶层，非无定形的或多晶的层。
有利地，镓的混合氮化物选自镓与铝或铟的混合氮化物。
基体可以是在这个技术领域中使用的任何基体，这种基体能够在层中产生拉应力，但是，优选地涉及选自硅基体和碳化硅基体的基体。
确切地，根据本发明，现在在这样的基体上沉积无裂纹的层，特别是无裂纹的厚层。这些基体还具有许多优点，但是，尽管有这些优点，与产生应力相关的这些缺陷还是使得在现有技术中摈弃使用这样的基体。
碳化硅基体证明是特别适合希望用氮化物制造的这类组件的。
硅基体优选地是按照晶面(111)取向的硅基体，还优选地硅是脱氧化物的硅。
缓冲层优选地是AlN层，还优选地，这层是厚度一般10-50纳米的薄层。
嵌入层可以是用与缓冲层相同或不同材料制成的。但是，嵌入层一般是AlN或AlGaN层。根据本发明，这层是单晶层。
所述嵌入层的厚度一般是100-300纳米，优选地200-250纳米。
本发明的层可以有1-5层嵌入层。
本发明还涉及会在层中造成拉应力的基体上，制备氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的无裂纹单晶层的方法，所述方法包括下述相继步骤a)加热的基体表面任选地与氨接触；在基体是硅的情况下进行这种处理；b)沉积铝原子单层；c)沉积缓冲层；d)氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物沉积物的生长；e)中断氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物沉积物的生长；f)嵌入单晶层的生长，该层材料的晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数，其厚度是100-300纳米，优选地200-250纳米；g)任选重复步骤d)至f)；h)继续氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物沉积物生长，直至达到所希望的氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物最后厚度；i)冷却基体和氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层。
本发明方法的基本步骤与现有技术的方法在实质上不同的是步骤f)。
如前面已经指出的，嵌入至少一层单晶层的事实可以补偿，甚至消除冷却，例如冷却直到室温时出现的拉应力，该单晶层材料的晶胞参数与氮化镓不一致(甚至更高)，即晶胞参数比在氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层中的氮化镓或镓的混合氮化物小，因此根据本发明的方法，可以在能够造成，诱导在层中拉应力的基体上，制备无裂纹的层，特别是厚的无裂纹层。
事实上，本发明的方法嵌入层是特别基本的单晶层，该层的生长步骤f特别能够制约比NIKISHIN等人文件描述的在现有技术方法中产生的更强的受压应力。
这种受压应力可严格或部分补偿冷却时产生的拉应力，因此还得到可以松弛的层，该层出现裂纹的临界厚度显著增加，如前面所指出的。
事实上，得到的这些层因其厚度有不同的应力状态。小于1微米的薄层松弛，而大于1微米的层再次伸展，但它们除非超过3微米才裂化。
绝对不可预见的是，在现有技术方法的已知步骤a)、b)、c)、d)中添加这个嵌入层生长的补充步骤f)，这层基本上还是单晶层，并且有特定的厚度，因此能够克服现有技术的缺陷。
事实上，除了现有技术的表面预处理a)外，尤其进行嵌入层的生长，可以根据本发明制备这些层，特别是松弛或应力的，但无裂化的大厚度层。
根据本发明，另外很重要的是，能生长的嵌入层是单晶层，它只是能够得到最后层，特别地无裂纹的厚层。
还很重要的是，嵌入层的特定厚度为100-300纳米，这样能够对应力起作用。
换句话说，尽管本发明方法的a)、b)、c)和d)步骤与前面提到的现有技术的方法类似，但残余应力值和无裂纹制得最大厚度值的比较，证明了本发明方法的补充步骤，对于增加受压应力和更多补偿冷却时产生的伸展起作重要的决定性作用，上述最大厚度一般是3微米或3微米以上，而现有技术中为2微米。
本发明嵌入层的生长条件是重要的，应该严格选择，以便这层是单晶层。
特别地，嵌入层生长时使用的温度有利地是高的温度，一般800-1000℃，优选地900-950℃。
一般准确选择的生长其他参数或条件具体是生长速度和待生长嵌入层的厚度。
另外，本发明的方法是简单、可靠和再现的，因此，作为实例，曾证明对于制作约20层，其方法的再现性是100％。
如前面提到的基体可以是能够在层中产生拉应力的任何基体，这便是本发明方法的其中一个优点，其优点是不依赖于基体的先天情况和非常一般的应用。事实上，涉及在氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层中嵌入单晶层，例如AlN单晶层的基本步骤，是与基体完全无关的。前面指出了优选的基体。
另外，本发明的方法都可以毫无差别地使用缓冲层沉积物生长，氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的沉积物生长和嵌入层生长的任何技术。不过，这些生长条件应该是使其层为单晶的条件。
因此，对于这些层和沉积物的生长，可以采用在前面已经提到的分子射束外延生长(EJM)(英语中为“MBE”，即Molecular BeamEpitaxy)，有机金属蒸汽相化学沉积(英语为“MPCVD”，即Metalorganic Chemical Vapour Deposition)，氢化物方法的蒸汽相外延生长(英语为“HVPE”即，Hydride Vapour Phase Epitaxy)。优选的方法是EJM，该方法一般在下述条件下能够保证单晶嵌入层生长温度800-1000℃，优选地900-950℃，生长速度0.1-0.5微米/小时。
此外，根据本发明，有可能的是在氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的层中沉积多层嵌入层，例如AlN嵌入层，即如在g)中提到，步骤d)至f)可以重复进行，例如1-5次，这时得到2-6层嵌入单晶层。
因此，本发明的方法无论从选择基体的观点，还是从沉积物和层的生长方法的观点来看都是非常灵活的。
如NIKISHIN等人文献中描述的现有技术就不是这种情况，因为非常明显的是在这种方法中，AlN层的三维/二维生长转变速度取决于基体和使用的生长技术。
另外，这种方法只能唯一一次应用于基体与AlN缓冲层之间的界面。本发明的方法的优点因此是在使用时能够应用，改变例如像碳化硅基体，代替硅基体，可见这些SiC基体特别适合于希望使用氮化物制造的组件类。
本发明还涉及一种电子和/或光电子设备，该设备包括至少一层如前面描述的，本发明的氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的无裂纹厚单晶层。
这样一些设备例如是激光二极光、能在高频和高温下运行的半导体、紫外光探测器、表面声波设备、电光二极管等。
在这些电子设备中包括本发明的层可以显著改善它们的性能，事实上，很明显的是，通过氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层的厚度，同时改善结构、光和电子的性能。作为实例，直到今天的唯一一件文献，A.T.SCHREMER、J.A.SMART、Y.WANG、0.AMBACHER、N.C.MacDONALD和J.R.SHEALY，《应用物理通讯》(Appl.Phys.Lett.)，76，736(2000)提及在硅基体上以氮化物异质结构为基础的半导体制造方法，说明了迁移率值是600-700cm2/Vs，而使用本发明的层时，得到在300K下高于1500cm2/Vs的值，这基本上是由于这个事实，在这个文件中，不可能制造高于0.7微米的层，还不能避免生成裂温。因此，这个文件的异质结构质量没有在至少2微米层上根据本发明制造的异质结构质量好。
这个改善性能的实例涉及半导体，但是实际上，不管哪种应用，根据本发明用厚层制造的设备比用薄层制造的设备具有更好的特性，完全只是因为使用该基体可离开界面越远，外延生长的材料质量就越好。
现在，在下面作为说明性和非限制性并参照附图给出的详细说明，可更准确地描述本发明，其中-
图1是用图解表示采用MEB沉积和生长时本发明方法的不同步骤，同时给出在这些步骤过程中随时间t(分钟)变化的温度T(℃)的图；-图2表示本发明GaN层的示意剖面图-图3A和3B是不包含嵌入层的厚度2微米GaN层(非本发明)的光学显微镜照片，和包含嵌入层的厚度2微米GaN层(本发明)的光学显微镜照片；-图4B和4A分别是用没有嵌入层的厚度1微米GaN(非本发明)得到的光激发光谱和反射率，和用包含嵌入层的同样厚度GaN(本发明)层得到的光激发光谱和反射率。纵座标是以任意单位(unitéarbitraire)表示的，而横座标是以光子能量E(ev)表示的。
本发明的方法和层描述如下使用的基体优选地是按照晶面(111)取向的硅“晶片”(或板)。
在严格意义上所述的层开始生长之前，采用快速热退火，例如直到950℃，在生长室中就得蒸去覆盖硅基体的自然氧化物层这里涉及所述的“脱氧化物作用”的步骤(步骤0)，在图1上未示出这个步骤。
然后，开始本发明的方法(图1上在时刻0)。基体的温度一般固定在例如600℃，硅表面与氨接触几秒钟(即一般2-10秒)(步骤1)。
然后，基体温度一般升到直到约830℃。在基体温度降低到一般600℃后沉积铝原子单层(步骤2)。
这时，温度升到900℃，开始一般AlN缓冲层的生长(步骤3)。
应指出，这里说明的方法是EJM或“MBE”方法(分子射束外延生长)。
在沉积物10-50纳米，例如缓冲层30分钟时间后，停止生长，该温度一般降低到780℃。在该缓冲层上，例如AlN层上，在这个温度进行氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的生长(步骤4)。
一般在厚度100-300纳米(例如图1上的250纳米)沉积物后，中断氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的生长，在缓冲层和嵌入层两者都是由AlN构成的情况下，再将该温度一般升到900℃，以便进行AlN单晶嵌入层的生长，该单晶体嵌入层一般厚度为100-300纳米。
在这个单晶嵌入层生长后，如前面所描述的，再次把温度降低到一般780℃，以便再进行氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的生长，直到达到所希望的最后厚度(步骤6)，该厚度一般是2-5微米。
应该指出，不同的参数，例如沉积步骤、缓冲层生长步骤、氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物生长步骤中例如基体表面处理的温度、时间、使用的反应剂等，是已知的和/或本技术领域的技术人员可以很容易确定的。前面给出的这些值因此是说明性的。
相反地，本发明中实质性的单晶的嵌入层的沉积条件，对于确切地保证单晶层的生长是特定的。
已经提到的图1示意图解了在基体脱氧化物作用后，本发明方法的不同步骤，而图2是本发明层结构的示意性剖面图，以及制造其结构使用基体(21)，例如Si(111)基体，缓冲层，例如AlN层(22)，和GaN层(23)，其中嵌入AlN层(24)。
现在参照作为非限制性说明给出的下述实施例描述本发明。
实施例1在这个实施例中，采用分子射束外延生长法(EJM)，在硅基体上制备本发明2微米厚的GaN层，即有厚度250微米的AlN嵌入单层。
在超真空下于约600℃加热硅基体十小时，以使其脱气。然后，把它放入生长室，快速将温度升到约950℃，以便除去处在表面上的硅氧化物层。然后，降低温度到约600℃，以便硅表面与氨气流接触2秒。
然后，温度升到820℃，再又降到约600℃。在这个温度，沉积铝单层(相当于沉积10秒)，再升温到650℃。在这个温度，同时送入氨和铝，以便生成氮化铝(AlN)缓冲层。在头两分钟，逐渐升温，以达到温度约900℃，并保持这个温度，以便生长50纳米AlN缓冲层(即在我们的生长条件下约20分钟)。一旦缓冲层结束，降温到约780℃，进行氮化镓(GaN)的生长。生长250纳米的GaN层(即在我们的生长条件下约15分钟)。
一旦完成这250纳米，就进行嵌入AlN单晶层的生长。在780℃开始生长，但温度快速升到900℃(升温2分钟)。嵌入AlN层的厚度是250纳米(即在我们的生长条件下约2小时)。一旦结束这层，温度降低到780℃，就进行厚度2微米的GaN层的生长，即约2小时。
实施例2(对比)在这个实施例中，采用分子射束外延生长法(EJM)，在与实施例1同样的条件下，制备与实施例1同样厚度(2微米)的GaN层，但没有AlN嵌入层，该实施例的目的在于比较。
在超真空下于约600℃加热硅基体十小时，以使其脱气。然后，把它放入生长室，快速将温度升到约950℃，以便除去处在表面上的硅氧化物层。然后，降低温度到约600℃，以便硅表面与氨气流接触2秒。
然后，温度升到820℃，再又降到约600℃。在这个温度，沉积铝单层(相当于沉积10秒)，再升温到650℃。在这个温度，同时送入氨和铝，以便生成氮化铝(AlN)缓冲层。在头两分钟，逐渐升温，以达到温度约900℃，并保持这个温度，以便生长50纳米AlN缓冲层(即在我们的生长条件下约20分钟)。一旦缓冲层结束，降温到约780℃，进行厚度2微米GaN层的生长，即约2小时。
用放大倍率x100的光学显微镜(图3A和3B底片)观察了实施例1和2制备的层，表明制备无嵌入AlN层的GaN层(实施例2，图3A，对比，非本发明的)是完全裂化的，而用嵌入的单晶层制造的GaN层(实施例1，图3B，本发明的)是连续的，完全没有裂化。
实施例3在这个实施例中，采用分子射束外延生长法，在与实施例1同样的条件下，制备本发明的厚度1微米的GaN层，即有厚度250纳米的AlN嵌入单晶层。
在超真空下于约600℃加热硅基体十小时，以使其脱气。然后，把它放入生长室，快速将温度升到约950℃，以便除去处在表面上的硅氧化物层。然后，降低温度到约600℃，以便硅表面与氨气流接触2秒。
然后，温度升到820℃，再又降到约600℃。在这个温度，沉积铝单层(相当于沉积10秒)，再升温到650℃。在这个温度，同时送入氨和铝，以便生成氮化铝(AlN)缓冲层。在头两分钟，逐渐升温，以达到温度约900℃，并保持这个温度，以便生长50纳米AlN缓冲层(即在我们的生长条件下约20分钟)。一旦缓冲层结束，降温到约780℃，进行氮化镓(GaN)层的生长。生长250纳米GaN层(即在我们的生长条件下约15分钟)。
一旦完成这250纳米，就进行嵌入AlN单晶层的生长。在780℃开始生长，但温度快速升到900℃(升温2分钟)。嵌入AlN层的厚度是250纳米(即在我们的生长条件下约2小时)。一旦结束这层，温度降低到780℃，就进行厚度1微米的GaN层的生长，即约1小时。
实施例4(对比)该实施例的目的在于比较，在与实施例3同样的条件下，制备与实施例3同样厚度(1微米)的GaN层，但没有AlN嵌入单晶体层，在超真空下于约600℃加热硅基体十小时，以使其脱气。然后，把它放入生长室，快速将温度升到约950℃，以便除去处在表面上的硅氧化物层。然后，降低温度到约600℃，以便硅表面与氨气流接触2秒。
然后，温度升到820℃，再又降到约600℃。在这个温度，沉积铝单层(相当于沉积10秒)，再升温到650℃。在这个温度，同时送入氨和铝，以便生成氮化铝(AlN)缓冲层。在头两分钟，逐渐升温，以达到温度约900℃，并保持这个温度，以便生长50纳米AlN缓冲层(即在我们的生长条件下约20分钟)。一旦缓冲层结束，降温到约780℃，进行厚度1微米GaN层的生长，即相当于约1小时。
为了定量分析在GaN层中存在的应力，实施例3和4层所进行的光激发光和反射率试验结合起来。这些试验是在半导体物理中典型用于精确测定材料应力状态。用两个相同厚度(1微米)的GaN层，其中一个没有用嵌入层制造(实施例4)，另一个用AlN嵌入层制造(实施例3)，得到的谱列于图4B和4A。这些谱的分析(涉及通过自由激发子A能量位置准确确定GaN材料的禁止带)表明，无AlN嵌入层得到的GaN层是伸展的，而有AlN嵌入单晶层得到的GaN层是松驰的。
权利要求
1.通过能在层中造成拉应力的基体上的氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的无裂纹单晶层，所述基体覆盖一层缓冲层；其中至少一层单晶材料层嵌入氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层中，所述单晶材料的厚度是100-300纳米，优选地200-250纳米，其晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数。
2.根据权利要求1所述的层，该层是厚度大于或等于2微米的厚层。
3.根据权利要求1所述的层，该层是厚度2-5微米的厚层。
4.根据权利要求1所述的层，其中镓和其他金属的混合氮化物选自镓与铝或铟的混合氮化物。
5.根据权利要求1所述的层，其中基体选自硅基体和碳化硅基体。
6.根据权利要求1所述的层，其中缓冲层是AlN层。
7.根据权利要求1所述的层，其中嵌入层是AlN或AlGaN层。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的层，该层包括1-5层嵌入层。
9.在能够在层中造成拉应力的基体上，制备氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的无裂纹单晶层的方法，所述方法包括下述相继步骤a)加热的基体表面任选地与氨接触；b)沉积铝原子单层；c)沉积缓冲层；d)氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物沉积物的生长；e)中断氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物沉积物的生长；f)嵌入单晶层的生长，该层材料的晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数，该层厚度是100-300纳米，优选地200-250纳米；g)任选重复步骤d)至f)；h)继续氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物沉积物生长，直至达到所希望的氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物最后厚度；i)冷却基体和氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层。
10.根据权利要求9的方法，其中嵌入层的生长(步骤f))在能使该层为单晶的条件下进行。
11.根据权利要求10的方法，其中单晶中间层的生长温度是800-1000℃，优选地900-950℃。
12.根据权利要求9的方法，其中氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的最后厚度是大于或等于2微米。
13.根据权利要求12的方法，其中氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的最后厚度是2-5微米。
14.根据权利要求9的方法，其中镓的混合氮化物选自镓与铝或铟的混合氮化物。
15.根据权利要求9的方法，其中基体选自硅基体和碳化硅基体。
16.根据权利要求9的方法，其中缓冲层是AlN层。
17.根据权利要求9的方法，其中嵌入层是AlN或AlGaN层。
18.根据权利要求9的方法，其中步骤d)至f)重复1-5次。
19.根据权利要求9-18中任一权利要求所述的方法，其中缓冲层的沉积、氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的生长或沉积，以及嵌入单晶层都是采用分子射束外延生长法(MBE)，有机金属化学蒸汽相沉积(MOCVD)或采用氢化物法的蒸汽相外延生长法(HVPE)进行的。
20.根据权利要求19的方法，其中采用分子射束外延生长法，在温度800-1000℃，生长速度0.1-0.5微米/小时下进行嵌入单晶层的生长。
21.含有至少一层权利要求1-8中任一权利要求所述层的电子或光电子设备。
全文摘要
本发明涉及通过能在层中造成拉应力的基体上的氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的无裂纹单晶层，所述基体覆盖一层缓冲层；其中至少一层单晶材料层嵌入氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物层中，所述材料的厚度是100－300纳米，优选地200－250纳米，其晶胞参数小于氮化镓或镓和其他金属的混合氮化物的晶胞参数。还涉及这种层的制备方法。以及涉及含有这个层的电子和光电子设备。
文档编号C30B25/02GK1436365SQ01810897
公开日2003年8月13日 申请日期2001年6月8日 优先权日2000年6月9日
发明者F·赛蒙德, J·C·马西斯, N·P·格兰简 申请人:法国国家科学研究中心