基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓生长方法与流程

技术特征：

1.一种基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，包括如下步骤：

(1)生长二硫化钼过渡层：

(1a)将衬底用丙酮和去离子水预处理烘干后，放入石英反应炉中；

(1b)用两个钼舟,向石英反应炉中分别放入三氧化钼15g和硫40g后，通入流量为0.1～0.3cm³/min的小流量氩气，将石英反应炉中的温度加热至900℃；

(1c)增大通入石英反应炉中氩气的流量至1cm³/min，将石英反应炉在900℃下保温8h；

(1d)保持通入石英反应炉中的氩气流量1cm³/min不变，将石英反应炉冷却至室温后，取出覆盖二硫化钼过渡层的衬底；

(2)磁控溅射氮化铝过渡层：

(2a)将覆盖二硫化钼过渡层的衬底置于磁控溅射系统中，磁控溅射反应室压力为1Pa，通入氮气和氩气5min；

(2b)以5N纯度的铝为靶材，采用射频磁控溅射工艺，在覆盖二硫化钼过渡层的衬底上溅射氮化铝薄膜，得到溅射氮化铝过渡层的基板；

(3)热处理：

(3a)将溅射氮化铝过渡层的基板置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中，向金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室通入氢气与氨气的混合气体5min；

(3b)通入氢气与氨气的混合气体5min后，将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室加热到600℃，对溅射氮化铝过渡层的基板进行20min热处理，得到热处理后的基板；

(4)生长氮化铝缓冲层：

(4a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室压力为40Torr，将温度升到1050℃，依次通入氢气与氨气和铝源；

(4b)在氢气与氨气和铝源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD在热处理后的基板上生长氮化铝缓冲层，得到氮化铝基板；

(5)生长低V-Ш比氮化镓层：

(5a)将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室压力降为20Torr，温度降到1000℃，依次通入氢气、氨气和镓源；

(5b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD在氮化铝基板上生长氮化镓外延层，得到生长有低V-Ш比氮化镓层的基板；

(6)生长高V-Ш比氮化镓层：

(6a)保持金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度为1000℃，将压力升高到为40Torr，依次通入氢气、氨气和镓源；

(6b)在氢气、氨气和镓源的气氛下，采用金属有机物化学气相淀积MOCVD法，在生长有低V-Ш比氮化镓层的基板上生长高V-Ш比氮化镓层；

(6c)将金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室温度降至室温后取出样品，得到氮化镓薄膜。

2.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(1a)中所述的衬底材料可采用硅、蓝宝石、碳化硅三种中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(1b)中所述的三氧化钼和硫采用分析纯，通入的小流量氩气纯度的范围为99.0％～99.7％。

4.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(1d)中所述的二硫化钼过渡层的厚度为0.34nm～20nm，纯度范围为98％～99％。

5.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(2b)中所述的氮化铝过渡层厚度为10～100nm。

6.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(4b)中所述的氮化铝缓冲层的厚度为5～50nm，铝源流量为5～100μmol/min；氨气流量为100～5000sccm。

7.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(5b)中所述的低V-Ш比氮化镓层的厚度范围为50～200nm，镓源流量范围为10～200μmol/min；氨气流量范围为1000～3500sccm。

8.根据权利要求1所述的基于二硫化钼和磁控溅射氮化铝的氮化镓薄膜生长方法，其特征在于，步骤(6b)中所述的高V-Ш比氮化镓层的厚度为500～3000nm，镓源流量范围为10～200μmol/min；氨气流量范围为4000～10000sccm。