基于c面SiC图形衬底的极性c面AlN薄膜及其制备方法与流程

文档序号:12479187阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于c面SiC图形衬底的极性c面AlN薄膜,自下而上包括:c面SiC衬底层、GaN成核层、AlGaN层和c面AlN层,其特征在于:

c面SiC衬底层的表面有通过金刚石砂纸打磨形成的锯齿状衬底条纹;

AlGaN层采用Al组分渐变AlGaN层,其中Al组分从5%渐变至100%。

2.根据权利要求1所述的薄膜,其特征在于:所述的GaN成核层厚度为10-150nm。

3.根据权利要求1所述的薄膜,其特征在于:所述的Al组分渐变AlGaN层的厚度为1000-6000nm。

4.根据权利要求1所述的薄膜,其特征在于:所述的c面AlN层的厚度为500-3000nm。

5.一种基于c面SiC图形衬底的极性c面AlN薄膜制备方法,包括如下步骤:

(1)衬底打磨

将c面SiC衬底水平放置,将金刚石砂纸放置在衬底表面,在金刚石砂纸上施加1-20牛顿的力对SiC衬底进行平行打磨,打磨出平行于SiC衬底基准边的条纹图案或垂直于SiC衬底基准边的锯齿状图案;

(2)衬底清洗

将打磨后的c面SiC衬底先放入HF酸或HCl酸中超声波清洗1-10min,然后放入丙酮溶液中超声波清洗1-10min,再使用无水乙醇溶液超声清洗1-10min,再用去离子水超声清洗1-10min,最后用氮气吹干;

(3)热处理

将清洗后的c面SiC衬底置于金属有机物化学气相淀积MOCVD反应室中,抽真空将反应室的真空度降低到小于2×102Torr;再向反应室通入氢气与氨气的混合气体,在MOCVD反应室压力达到为20-760Torr条件下,将衬底温度加热到900-1200℃,并保持5-15min,完成对衬底基片的热处理;

(4)外延c面AlN层

(4a)在热处理后的c面SiC衬底上生长GaN成核层:

将反应室压力保持在20-760Torr,温度设为1000-1150℃,并同时通入流量为5-100μmol/min的镓源,流量为1200sccm的氢气和流量为3000-10000sccm的氨气,在热处理后的c面SiC衬底上生长厚度为10-150nm的GaN成核层。

(4b)在GaN成核层之上生长AlGaN层:

将反应室压力保持在20-760Torr,温度设为950-1100℃,改变镓源和铝源的流量使AlGaN层中的Al组分从5%渐变至100%,生长厚度为1000-6000nm的Al组分渐变AlGaN层,

(4c)在渐变Al组分的AlGaN层之上生长AlN层:

将反应室压力保持在20-760Torr,温度设为950-1100℃,同时通入流量为5-100μmol/min的铝源和流量为3000-10000sccm的氨气,生长厚度为500-3000nm的c面AlN层。

6.根据权利要求5所述的方法,其中步骤(1)的金刚石砂纸,采用颗粒直径为1-20um的砂纸。

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