生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，包括依次生长在ScMgAlO4衬底上的GaN缓冲层，GaN形核层，GaN非晶层以及GaN薄膜。所述ScMgAlO4衬底以(0001)面偏(11‑20)面0.5～1°为外延面。本发明专利技术还公开了上述GaN薄膜的制备方法和应用。与现有技术相比，本发明专利技术具有生长工艺简单，制备成本低廉的优点，同时采用了非晶层技术，所以本发明专利技术制备的GaN薄膜具有晶体质量好、缺陷密度低等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及GaN薄膜，特别涉及生长在铝酸镁钪(ScMgAlO4)衬底上的GaN薄膜及其制备方法、应用。
技术介绍
GaN及III-族氮化物由于宽禁带、稳定的物理化学性质、高的热导率和高的电子饱和速度等优点，广泛应用于发光二极管(LED)、激光器和光电子器件等方面。目前，GaN基器件主要是基于蓝宝石衬底。蓝宝石与GaN的晶格失配高达13.3％，导致外延GaN薄膜过程中形成很高的位错密度，从而降低了材料的载流子迁移率，缩短了载流子寿命，进而影响了GaN基器件的性能。其次，由于室温下蓝宝石热膨胀系数(6.63×10-6K-1)较GaN的热膨胀系数(5.6×10-6K-1)大，两者间的热失配度约为27％；当外延层生长结束后，器件从外延生长的高温冷却至室温过程会产生很大的压应力，容易导致薄膜和衬底的龟裂。再次，由于蓝宝石的热导率低(100℃时为25W/m.K)，很难将芯片内产生的热量及时排出，导致热量积累，使器件的内量子效率降低，最终影响器件的性能。因此迫切寻找一种晶格和热膨胀系数匹配的衬底材料应用于外延生长GaN薄膜。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的之一在本文档来自技高网...

【技术保护点】
生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，包括依次生长在ScMgAlO4衬底上的GaN缓冲层、GaN形核层，GaN非晶层和GaN薄膜。

【技术特征摘要】
1.生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，包括依次生长在ScMgAlO4衬底上的GaN缓冲层、GaN形核层，GaN非晶层和GaN薄膜。2.根据权利要求1所述的生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，所述ScMgAlO4衬底以(0001)面偏(11-20)面0.5～1°为外延面。3.根据权利要求1所述的生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，所述GaN缓冲层的厚度为30～80nm。4.根据权利要求1所述的生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，所述GaN形核层的厚度为50～150nm。5.根据权利要求1所述的生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，所述GaN非晶层的厚度为10～120nm。6.根据权利要求1所述的生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜，其特征在于，所述GaN薄膜的厚度为100～500nm。7.生长在铝酸镁钪衬底上的GaN薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)衬底以及其晶向的选取：采用ScMgAlO4衬底，以(0001)面偏(11-20)面0.5～1°为外延面，晶体外延取向关系为：GaN的(0001)面平行于ScMgAlO4的(0001)面；(2)衬底退火处理：将衬底放入退火室内，在600～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，王文樑，朱运农，杨为家，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44