一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法技术

本发明专利技术提供了一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，通过首先在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料；然后通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III族氮化物半导体材料的螺位错位置和螺位错密度；该方法对待测的III族氮化物半导体材料的预处理并没有特殊要求，且检测螺位错的方法也简单，且测试结果准确。

【技术实现步骤摘要】
一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法
本专利技术属于半导体材料质量检测领域，尤其涉及一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法。
技术介绍
作为第三代半导体材料，III族氮化物在发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、光电探测器(PD)和高电子迁移率晶体管(HEMT)等光电子和微电子器件得到广泛的研究和应用。但是，由于自然界缺少III族氮化物单晶材料，目前制备III族氮化物半导体材料的主要方法包括金属有机化学气相沉积(MOVCD)、分子束外延(MBE)和氢化物气相外延(HVPE)等异质外延方法。异质外延采用的异质衬底如蓝宝石、碳化硅和硅等与III族氮化物半导体材料之间存在较大的晶格失配和热失配，其结果导致制备的III族氮化物半导体材料中存在高达107～109/cm2的螺位错密度。仅管人们通过改进异质外延生长方法，采用横向外延过生长(ELOG)技术来改善III族氮化物半导体材料的位错密度，提高晶体质量，但仍然存在106～107/cm2的螺位错密度(K.Hiramatsu，etal.，J.Cryst.Growth221，316，(2000))。即使是与现有的适用于III族氮化物单晶制备的方法，如氨热法，制备的小尺寸氮化镓体单晶也具有105/cm2的螺位错密度。高密度螺位错不仅严重影响III族氮化物半导体材料的晶体质量，而且螺位错中心位置具有纳米通道的特性使其在光电器件和微电子器件中扮演着漏电通道的角色(D.B.Li，etal.，Appl.Phys.Lett.98，011108(2011))，严重影响III族氮化物半导体器件光电特性。因此，对于III族氮化物半导体材料的螺位错的标定，可以对材料直观进行螺位错的分布研究和密度估算，对于材料晶体质量的评估以及材料生长过程的参数优化和调控抑制具有十分重要的指导意义。目前，评估III族氮化物半导体材料螺位错的一种重要手段是基于x射线衍射技术，但这种方法需要通过多项数学公式进行推算，不仅无法直观研究材料的螺位错分布，而且因为多种因素(人为误差、环境误差、优化假设等)影响使估算结果误差大。研究III族氮化物半导体材料位错的另一种手段是透射电子显微镜技术(TEM)(L.T.Romano，etal.，Appl.Phys.Lett.，71，2283(1997))，但是这种技术需要特别制样，存在费时、费力及观察范围小等缺点。刘争晖等专利技术人被公开授权一种评估III族氮化物单晶表面位错的检测方法(公开号：CN101598655B)。通过多次腐蚀标记区域，利用原子力显微镜对每一次腐蚀后的同一标记区域表面进行测试，统计分析腐蚀位错坑的数量来评估材料的位错密度。这种方法虽然较前述的x射线法具有直观性、准确度高，较前述的透射电子显微镜技术具有简化制样，但测试过程仍然繁琐。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，本专利技术提供的螺位错的标定方法对待检测样品的预处理没有特别要求，且测试过程简单。本专利技术提供了一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，包括：1)在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料；所述纳米材料为纳米氧化物或纳米硫化物；2)通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III族氮化物半导体材料的螺位错位置和螺位错密度。优选的，所述III族氮化物半导体材料为GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。优选的，所述III族氮化物半导体材料的结构为异质外延的III族氮化物薄膜材料或III族氮化物单晶体材料。优选的，所述纳米材料为纳米ZnO、纳米Cu2O或纳米MoS2。优选的，所述纳米材料的形状为颗粒状、片状、棒状或针状。优选的，所述在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料的具体方法为：将待测的III族氮化物半导体材料放入含有金属盐的水溶液中，恒温反应，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料。优选的，所述恒温反应的温度为80～200℃。优选的，所述恒温反应的时间为1～3小时。与现有技术相比，本专利技术提供了一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，通过首先在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料；然后通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III族氮化物半导体材料的螺位错位置和螺位错密度；其中，所述纳米材料为金属氧化物或金属硫化物；该方法对待测的III族氮化物半导体材料的预处理并没有特殊要求，且检测螺位错的方法也简单，且测试结果准确。附图说明图1为表面处理后的氮化镓在原子力显微镜下2μm×2μm范围内其螺位错分布图；图2为螺位错处生长纳米ZnO的氮化镓表面纳米ZnO颗粒标定的螺位错分布图；图3为表面处理后的氮化铝镓在原子力显微镜下5μm×5μm范围内其螺位错分布图；图4为螺位错处生长纳米ZnO的氮化铝镓表面的纳米ZnO柱标定的螺位错分布图。具体实施方式本专利技术一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，包括：1)在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料，所述纳米材料为纳米氧化物或纳米硫化物；2)通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III族氮化物半导体材料的螺位错位置和螺位错密度。按照本专利技术，本专利技术在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料；其中，本专利技术对所述III族氮化物半导体材料的组成没有特殊要求，如可以为GaN、AlN、InN、A1GaN、InGaN或AlInGaN；本专利技术对所述III族氮化物半导体材料的结构亦没有特殊要求，优选为异质外延的III族氮化物薄膜材料或III族氮化物单晶体材料；本专利技术中所述生长的纳米材料优选为纳米氧化物或纳米硫化物，更优选为纳米ZnO、纳米Cu2O或纳米MoS2，更优选为纳米ZnO；本专利技术对生长的纳米材料的形貌亦没有特殊要求，可以为颗粒状、片状、棒状或针状。具体的，所述在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料的具体方法为：将待测的III族氮化物半导体材料放入含有金属盐的水溶液中，恒温反应，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料；其中含有金属盐的水溶液可以根据生长的纳米材料的不同选择不同的金属盐水溶液，如生长纳米氧化锌时，所述金属盐的水溶液优选为六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和六亚甲基四胺(C6H12N4)混合水溶液，其中，六水硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和六亚甲基四胺(C6H12N4)的摩尔比优选为1∶1；所述恒温反应的温度优选为80～200℃，更优选为90～180℃，最优选为95～150℃；所述恒温反应的时间优选为1～3小时，更优选为2～2.5小时。按照本专利技术，本专利技术还通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米氧化物的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，包括：1)在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料，所述纳米材料为纳米氧化物或纳米硫化物；2)通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III族氮化物半导体材料的螺位错位置和螺位错密度。

【技术特征摘要】
1.一种III族氮化物半导体材料螺位错的标定方法，包括：1)在待测的III族氮化物半导体材料上生长纳米材料，得到螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料，所述纳米材料为纳米氧化物或纳米硫化物；2)通过扫描电子显微镜对步骤1)得到的螺位错处生长纳米材料的III族氮化物半导体材料中的纳米材料进行观察，得到III族氮化物半导体材料的螺位错位置和螺位错密度。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述III族氮化物半导体材料为GaN、AlN、InN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。3.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述III族氮化物半导体材料的结构为异质外延的III族氮化物薄膜材...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈一仁，宋航，黎大兵，缪国庆，蒋红，李志明，孙晓娟，张志伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22