专利名称：一种非极性a面GaN薄膜生长方法
技术领域：
本发明涉及一种非极性a面GaN薄膜生长方法。
背景技术：
由III族元素和V族元素所组成的半导体材料，即II1-V族化合物半导体材料，如GaN、GaAs, InP基等半导体材料，它们的禁带宽度往往差异较大，因此人们通常利用这些II1-V族化合物半导体材料形成各种异质结构，用以只做各种电子器件。由于在c面GaN上存在着非常强的自发极化和压电极化，在c面GaN材料上生长的AlGaN/GaN异质结界面存在着高密度和高迁移率的二维电子气2DEG，所以不需要掺杂c面上的异质结就存在着非常优异的性能，这对功率器件是非常有利的。但是这种极化效应在LED和LD器件当中是有较大危害的，由于极化引起的内建电场的存在使能带弯曲，强大的极化电场还会使正负载流子在空间上分离，电子与空穴波函数的交迭变小，从而使材料的发光效率大大的降低。为了减小极化电场对量子阱发光效率的影响，目前生长非极性a面氮化镓成为研究的重点。在a面6H-SiC衬底上生长a面GaN是一种可行的方法，但是由于非极性a面GaN和a面6H_SiC衬底之间存在较大的晶格失配和热失配，生长的材料较差。所以，生长高质量非极性a面GaN薄膜是制作上述光电器件的关键。为了减少缺陷，在a面6H_SiC衬底上生长高质量的非极性a面GaN外延层，许多研究者采用了不同的生长方法。2004年，M.D.Craven，等人采用高温AlN成核层的生长方式，在a面6H_SiC衬底上生长了非极性a面GaN材料，但是，这种方法生长的材料质量和表面形貌都很差。
发明内容
本发明提供了一种非极性a面GaN薄膜生长方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种非极性a面GaN薄膜生长方法，包括如下步骤:(I)将a面6H_SiC衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于2X10-2Torr，衬底加热温度为900-1200°C，时间为5-lOmin，反应室压力为20_760Torr ；(2)在热处理后的a面6H-SiC衬底上生长厚度为100_200nm，温度为600-800°C的无应力AlInN成核层；(3)在所述无应力AlInN成核层之上生长厚度为1000_2000nm，镓源流量为5-100ymol/min，氨气流量为lOOO-lOOOOsccm的高V-1II比非极性a面GaN缓冲层；(4)在所述a面GaN缓冲层之上生长厚度为100_500nm，温度为600_800°C的无应力AlInN插入层；(5)在所述无应力AlInN插入层之上生长厚度为2000-4000nm，镓源流量为50-200ymol/min，氨气流量为1000-3000sccm的低V-1II比非极性a面GaN外延层。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点:1.先在所述a面GaN缓冲层之上生长厚度为100-500nm，温度为600-800°C的无应力AlInN插入层；然后再在所述无应力AlInN插入层之上生长厚度为2000-4000nm，镓源流量为50-200ymol/min，氨气流量为1000-3000sccm的低V-1II比非极性a面GaN外延层，极大地提高了非极性a面GaN薄膜材料质量和表面形貌。
具体实施例方式一种非极性a面GaN薄膜生长方法，包括如下步骤:(I)将a面6H_SiC衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于2X10-2Torr，衬底加热温度为900-1200°C，时间为5-lOmin，反应室压力为20_760Torr ；(2)在热处理后的a面6H-SiC衬底上生长厚度为100_200nm，温度为600-800°C的无应力AlInN成核层；(3)在所述无应力AlInN成核层之上生长厚度为1000-2000nm，镓源流量为5-100ymol/min，氨气流量为lOOO-lOOOOsccm的高V-1II比非极性a面GaN缓冲层；(4)在所述a面GaN缓冲层之上生长厚度为100_500nm，温度为600_800°C的无应力AlInN插入层；(5)在所述无应力AlInN插入层之上生长厚度为2000-4000nm，镓源流量为50-200 μ mol/min，氨气流量为1000-3000sccm的低V-1II比非极性a面GaN外延层。以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明 书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
权利要求
1.一种非极性a面GaN薄膜生长方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将a面6H-SiC衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，并向反应室通入氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于2 X 10-2ΤΟ1Γ，衬底加热温度为900-1200°C，时间为5-10min，反应室压力为20_760Torr ； (2)在热处理后的a面6H-SiC衬底上生长厚度为100-200nm，温度为600-800°C的无应力AlInN成核层； (3)在所述无应力AlInN成核层之上生长厚度为1000-2000nm，镓源流量为5-100ymol/min，氨气流量为lOOO-lOOOOsccm的高V-1II比非极性a面GaN缓冲层； (4)在所述a面GaN缓冲层之上生长厚度为100_500nm，温度为600-800°C的无应力AlInN插入层； (5)在所述无应力AlInN插入层之上生长厚度为2000-4000nm，镓源流量为50-200ymol/min，氨 气流量为1000-3000sccm的低V-1II比非极性a面GaN外延层。
全文摘要
本发明公开了一种非极性a面GaN薄膜生长方法，包括如下步骤(1)将a面6H-SiC衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，通入氢气与氨气的混合气体，对衬底基片进行热处理，反应室的真空度小于2×10-2Torr，加热温度为900-1200℃，时间为5-10min，压力为20-760Torr；(2)在热处理后的a面6H-SiC衬底上生长厚度为100-200nm，温度为600-800℃的无应力AlInN成核层；(3)在无应力AlInN成核层之上生长厚度为1000-2000nm，镓源流量为5-100μmol/min，氨气流量为1000-10000sccm的高V-III比非极性a面GaN缓冲层；(4)在所述a面GaN缓冲层之上生长厚度为100-500nm，温度为600-800℃的无应力AlInN插入层；(5)在AlInN插入层之上生长厚度为2000-4000nm，镓源流量为50-200μmol/min，氨气流量为1000-3000sccm的低V-III比非极性a面GaN外延层。采用该方法能够极大地提高非极性a面GaN薄膜材料质量和表面形貌。
文档编号C30B25/02GK103215647SQ20131010276
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者叶文远, 曾尔曼, 吴昊天, 郑黎梨, 庄佩贞 申请人:上海萃智科技发展有限公司, 厦门产业技术研究院