结果；
[0036] 图6是不同温度下采用传统MOCVD方法沉积的膜层的X线线衍射狂畑）检测结果， 主要工艺参数与图4完全相同，只是没有激光束福照；
[0037] 图7是X射线衍射分析藍宝石晶体（11-20)面和藍宝石衬底表面LCVD沉积GaN 薄膜的（10-11)面（250°C-600°C温度范围内沉积）；
[0038] 图8是采用LCVD和MOCVD沉积的GaN薄膜表面形貌比较，采用沈M分析，采用 LCVD, (a)250°C，化)350°C，（c)450°C和（d)600°C;采用M0CVD(e)450°C和讯600°C;
[0039] 图9是600°C条件下GaN膜层的电子能谱成分分析，其中，（a)LCVD; (b)MOCVD;
[0040] 图中各个数字符号代表说明如下；1.激光器；2.激光束；3.激光入射窗口；4.真 空反应腔点非氮元素的前驱体及运载气体；6.活性氮源的前驱体气体；7.运载气体进气 管；8.活性氮源的前驱体气体进气管；9.气体预混合腔；10.送气管；11.与激光束相互作 用的反应气体；12.衬底；13.加热器；14.位移平台；15.抽气阀口；16.真空累；17.激光功 率计；18.激光出射窗口；19.光斑调节器，20.可移动扫描反射镜；21.固定反射镜，22第一 凹透镜；23.凸透镜；24.第二凹透镜。
【具体实施方式】
[0041] 由于氨气分子（N&)键能高、稳定性好，在低温条件下，生长氮化物膜层材料的主 要瓶颈是难W有效分解氨气分子、获得充足的活性氮原子源。为此，本发明提出了一种基于 激光辅助化学气相沉积（laser-assistedchemicalvaporexposition，简称LCVD)的低温 生长氮化物薄膜方法，利用激光辅助共振激发畑3分子，将激光能量直接禪合到NH3分子的 振动模式中，使得畑3分子内NH键断裂速度和数量大幅提高，从而在低温下高效分解出大 量的活性氮原子，为氮化物薄膜生长提供充足的活性氮源。该样，不仅可W大幅提高NHs的 利用率，而且可W成倍提高氮化物薄膜的生长速度和质量。同时，低温氮化物膜层材料生长 技术不再局限于侣酸裡、嫁酸裡和碳化娃等昂贵的衬底材料，不仅有效地克服了高温条件 下所带来的衬底材料变形甚至开裂等难题，还可W引入种类更多、更为经济的衬底，例如藍 宝石或者单晶娃。换句话说，采用该发明不仅可W显著提高氮化物膜层的生长速度和质量， 而且可W大幅降低制造成本，具有重要的工程和工业应用价值。
[0042] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作详细说明。需要说明的是，对于该些实 施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发 明各个实施方式中所设及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可W相互组合。
[0043] W生长氮化嫁薄膜为例，本发明实例提供的一种激光辅助低温生长氮化物材料的 方法，该方法是将Ga前驱体蒸气（例如TMGa)在运载气体（氮气）搭载下和NHg气体分别 输送到衬底材料处，利用波长与畑3分子共振波长基本相同的激光束作用于NH3气体，使激 光能量直接禪合至畑3分子中的NH键，加速NH键的断裂，提供充足的活性氮源，使前驱体 气体中其他反应物分子与活性氮源发生化学反应，沉积氮化物膜层材料，持续作用直到沉 积物（膜层或块体）达到所需厚度。
[0044] 本发明中，所述非氮元素前驱体包括Ga、Al、In等的前驱体，如S甲基嫁TMGa，S 甲基侣TMAl和S甲基铜TMIn等。由于非氮元素前驱体（如S甲基嫁）在室温下大部分是 液体，可W采用运载气体将其蒸汽输送到反应腔室。运载气体可W是氮气或其它惰性气体。 在生长GaNW外的氮化物时，可使用S甲基嫁（TMGa)W外的金属有机化合物（如S甲基侣TMAl，S甲基铜TMIn和S甲基棚TMB等）或者金属化合物。采用氮气等运载气体将TMGa 液体的蒸汽通过气管输送到反应腔室内，氮气流量大约是16cm3/分钟（seem),TMGa蒸汽与 运载气体的体积比大约为1 ;6-1 ;50。NHj的气体流量大约是1200cm^分钟（seem),NHj气 体与TMGa蒸汽的体积比为600:1 - 4000 ;1。氮气流量与氨气流量的具体范围取决于反应 腔室的体积大小，通过流量调节控制NHs气体与TMGa蒸汽、运载气体的体积比，可W控制氮 化物膜层的质量、成分、晶粒尺寸、组织结构与性能。
[0045] 所述激光束的波长为NHs分子共振波长的任何一个，如9. 219ym，10. 35ym和 10. 719ym等等。
[0046] 反应可W在250°C至800°C下进行，具体的要求可W根据对GaN等氮化物膜层的质 量与性能要求进行选择。
[0047] 本发明方法的具体实现过程为；
[0048] 第一步，将衬底材料置于安装有加热器上，衬底及加热器均安装在LCVD(即激光 化学气相沉积）腔体内；
[0049] 第二步，将反应腔室抽真空到ICT2TorrW下，并将衬底的温度加热到250-800°C之 间的某一温度；
[0050] 第S步，采用运载气体（例如氮气）将化合物前驱体（例如TMGa,呈液态）的蒸 汽，与活性氮的前驱体（例如NHs气体）分别输送到反应腔室内，并通过气管输送到衬底材 料表面附近；使工作气压为l-300Torr(优选80-120Torr);
[0051] 第四步，开启激光器，将激光器的功率水平及光斑直径调整到适当的水平，并将其 输出波长调谐到与NHg分子的一个振动模式相匹配，打开输入窗口，使得激光束沿着衬底表 面平行方向入射，光斑中轴距离衬底距离大约为IO-SOmm(优选值为20-30mm)，激光束将和 混合气体相互作用，加速NH键的断裂，提供丰富的活性氮源；
[0化2] 激光束靠近但不直接入射至衬底表面，可W实现大面积沉积，而且膜层的质量更 加均匀、性能更加稳定；
[0053] 第五步，前驱体分子分解出的活性物质与NHs分子所提供的活性氮源发生化学反 应，沉积氮化物膜层材料；
[0054] 第六步，沉积一定的时间，使得膜层达到所需厚度；
[0化5] 第走步，关闭加热器的电源，降低衬底温度直至室温；关闭气源阀口；取出沉积有 氮化物膜层的衬底。
[0化6] 通过控制与优选LCVD的工艺参数，可W获得理想的氮化物膜层的厚度、沉积速 度、组织结构与晶体取向、表面粗趟度等参数。LCVD的工艺参数包括反应腔室内的工作气 压、激光功率及光斑直径（决定激光功率密度）、激光束斑中央距衬底的距离、衬底运动方 式及光束扫描方式等等。
[0057] 如图1所示，本发明实例提供的装备主要包括真空反应腔4、气体预混合腔9、激光 器1和S维位移平台14。
[0化引真空反应腔4上设置有激光入射窗口 3和激光出射窗口 18。
[0059] 真空反应腔4由反应腔体，真空累16,W及二者之间通过带抽气阀口 15的管道连 接。
[0060] 激光器I的出光口、光斑调节器19、激光入射窗口 3和激光出射窗口 18依次位于 同一光路上，激光出射窗口 18处安装有激光功率计17。
[0061] S维位移平台14位于真空反应腔4内，加热器13位于S维位移平台14的工作台 面上，加热器13表面用于放置衬底12。
[0062] 气体预混合腔9安装在真空反应腔4的上面，气体预混合腔9的进气端分别与前 驱体与运载气体的进气管7、氮源进气管8连接，出气端与送气管10的一端连接，送气管10 的另一端伸入真空反应腔4内的衬底12附近。
[0063] 激光器1通常采用波长可调谐的C〇2激光器，其波长调谐范围为9. 2-10. 9ym。使 用波长可调谐的c〇2激光器激发氨气只是实施本发明的一种实施方式，也可W使用发光波 长与NHs分子的共振波长中一个或多个（例如9. 219ym，10. 35ym和10. 719ym)相匹配 的、具有一定功率或者能量密度的其它光源（如各种激光发光、激发气体发光、电弧发光、 灯管或灯管陈列发光等等）。
[0064] 真空反应腔4的气压可W通过真空累16抽到一定程度（例如ICT2TorrW下）的 真空状态后，再根据反应腔室和生长气压的要求，通过调整进气量来调节。
[00化]衬底12为藍宝石、单晶娃或者其它功能材料衬底。激光入射窗口 3和激光出射窗 口 18为化Se等在激光波长范围内透明的材料制成。
[0066] 使用激光功率计17可W根据激光经过反应气体吸收前后的功率变化，计算出反 应气体对激光的吸收率。调节激光器1的波长，使吸收率达到最大值（与氨气形成共振）。
[0067] 波长可调谐的激光器1输出激光束2通过真空反应腔4侧壁的激光入射窗口 3进 入反应腔室4后，与衬底12的上表面保持平行，接着通过真空反应腔4侧面的激光出射窗 口 18,入射到激光功率计17上。
[0068] 为了实现氮化物膜层的均匀沉积，还可W对反应室内的结构进行改进。图2所示 为改进型的GaN薄膜沉积装置示意图。其中，S维移动平台14直接采用图2中所示的固定 反射镜21、可移动扫描反射镜20代替，从而使得装置更加简单。激光束2通过光斑调节器 19后，光斑直径调节到所需要尺寸大小的平行光斑，然后通过与其成45度角放置的固定反 射镜21后，入射到与固定反射镜21平行的可移动扫描反射镜20的反射面，然后通过激光 入射窗口 3进入真空反应腔4,在沉积过程中，通过可移动扫描反射镜20的转动扫描，使激 光光斑中轴至衬底的距离保持基本不变，W获得所需厚度的大面积均匀的膜层。
[0069] 如图3所示，光斑调节器19用于调节激光束大小，它由可移动的第一凹透镜22和 固定的凸透镜23W及可移动的第二凹透镜24组成。通过调整上述凹透镜和凸透镜的焦距， 可W将入射的激光束斑直径扩大或者